JP3201615B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP3201615B2
JP3201615B2 JP03814191A JP3814191A JP3201615B2 JP 3201615 B2 JP3201615 B2 JP 3201615B2 JP 03814191 A JP03814191 A JP 03814191A JP 3814191 A JP3814191 A JP 3814191A JP 3201615 B2 JP3201615 B2 JP 3201615B2
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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、電子写真を利用した画
像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】上記種類の画像形成装置は、感光体の帯
電、光像照射、現像、転写、分離、クリーニングのため
の各手段を含む。この帯電または転写に関し、従来にお
いてはコロナ放電器が有効に使用されている。このよう
な装置にあっては、コロナ放電による均一な帯電が期待
されるが、反面、コロナ放電によるオゾンの発生の問題
を有する。このため、機外へのオゾン放出を防止するた
めに、比較的高価なオゾンフィルターを設けることが必
要となり、加えて、それぞれのコロナ放電器のための複
数の高圧電源装置を必要とするなど、全体として高価な
装置となっている。
【0003】一方、コロナ放電に伴う上記した問題を解
決するため、コロナ放電器に代えて、外部電圧を印加し
た帯電ローラまたは転写ローラを感光体に接触して帯
電、転写を行う、いわゆる「電荷注入型」の接触帯電方
式を適用した画像形成装置が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな「電荷注入型」の接触帯電方式を適用した装置にあ
っても、それぞれのローラについて高圧電源装置を必要
とする。また、転写ローラに関しては、非転写時、即
ち、感光体と転写ローラに吸引されてその上に付着し、
このトナーが次に搬送され来る転写材の裏面に付着して
汚すという欠点を有している。
【0005】このため、本発明の目的は、コロナ放電器
を使用した従来の「電荷注入型」の接触帯電方式を適用
した従来の装置における上記のような欠点を解消し、し
かも構造が簡単であり且つ安価を図ることができる画像
形成装置を提供することにある。
【0006】また、本発明の別の目的は、転写ローラの
表面の汚れを最少とし、裏汚れのない複写物を形成し得
る画像形成装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため、本発明による
画像形成装置は、電極上に少なくとも光導電層を設けて
なる感光体に対し、感光体の電極に直流電圧に交流電圧
を重畳したバイアス電圧を印加し、この感光体表面に対
し、感光体表面に誘起部材を接触させることにより前記
印加電圧に従って感光体表面に所定の極性の電荷を誘起
して感光体表面を所定電位に帯電し、光像照射により静
電像を形成した後、これを現像してトナー像とし、該ト
ナー像を転写ローラにより転写材上に転写する画像形成
装置であって、前記転写ローラに、前記バイアス電圧と
ほぼ等しい位相であって且つトナーの極性に対し反対極
性側に向かって偏位した交流電圧波形の転写電圧を印加
したことを特徴とする。
【0008】また、特には、前記転写ローラに印加する
転写電圧を、トナー像の非転写時に、前記バイアス電圧
とほぼ等しい交流電圧波形、または前記トナーの極性に
対して同極性側に向かって偏位した交流電圧波形に切り
換える。
【0009】
【作用】このように、転写ローラに対し、感光体の電極
へのバイアス電圧とほぼ等しい位相を有する転写電圧を
印加することにより感光体上のトナー像は高い転写効率
で転写材上に転写される。また、非転写時には前記電圧
波形をトナ−極性と同極性側に向かって偏位させること
により転写ローラへのトナーの付着を妨げる。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照として本発明の実施例を説
明する。図1は本発明による画像形成装置の一例を示
す。符号1は表面に感光体1aを有する感光ドラムを示
す。感光体1aは導電性の電極上に光導電層を設けてな
り、光導電層が外側に位置するように設けられている。
場合により光導電層上に絶縁性の薄層を更に有しても良
い。感光体の電極には直流電圧に交流電圧を重畳したバ
イアス電圧または交流電圧が印加されており、図示例で
は、電源40のトランスTr2、Tr3により、交流に
直流を重畳したバイアス電圧が印加されている。この感
光体1aの表面に対して、誘起ロ−ラ2がそれと接触す
るように且つ感光ドラム1の回転方向と接触部において
順方向に回転するように設けられている。誘起ロ−ラ2
は金属芯等の電極2aに弾性の導電性(例えば103
1010Ωcm)の層2bを設けた構成よりなり、電極2a
は直接または、ダイオ−ドを介して接地されている。層
2の表面に更に高抵抗の皮膜または層が設けても良い。
層2bとしては、NBRやシリコンラバー等に導電材を
含有したものであって良い。
【0011】このようにして、電極にバイアス電圧を印
加した感光体1aの表面に、接地した誘起ローラを接触
すると、感光体表面に電荷が誘起され、感光体表面は感
光体表面は感光体のインピーダンスと誘起部材2(誘起
ローラ)のインピーダンスおよび両者間のエアーインピ
ーダンスとの値に従って分圧された値に帯電される。
【0012】次いで光像を照射することにより、光像に
応じた静電像が形成される。光像照射は感光体の表面側
または裏面側(この場合は感光体の基体、電極は透明体
とする)から行われる。
【0013】こうして形成された静電像は、次いで、現
像器30によりトナーによって現像される。現像器30
は、感光ドラム1の表面に対して間隙を持って配置され
た非磁性材からなるシリンダ−8と、シリンダー8内に
配置されたマグネットロール3とを含む。シリンダ−8
は感光ドラム1の回転方向に対し順方向に回転し、マグ
ネットロ−ル3は逆方向に回転する。マグネットロ−ル
3はNS極交互となるように複数極、例えば8極に着磁
されていて、その磁束密度はシリンダ−8の表面で約5
50ガウスを示す。ケーシング31内には高抵抗の磁性
トナ−4が貯溜しており、マグネットロール3の磁力に
よりシリンダー8表面に付着してトナー層を形成する。
シリンダー8は電気的に接地してもよいが、トナーの消
費を少なくするために、現像時には暗部電位(反転現像
の場合は明部電位)と反対側の直流電圧が印加するよう
にし、非現像時には暗部電位(反転現像の場合は明部電
位)とほぼ同じ直流電圧が印加するように現像バイアス
が印加される。
【0014】ところで上記のように交流を含むバイアス
電圧を電極に印加している感光体上の静電像は図2に示
すように振幅している。このことは解像度の高い鮮明な
画像を得るために重要である。即ち、マグネットロ−ル
3の回転により生じる交番磁界が現像部の磁性トナーに
作用し、しかも感光体の表面電位が振幅することによ
り、現像部のトナー層に感光体に対する Puff 現象(Pu
ff 現象とはシリンダ−上のトナーが感光体表面とシリ
ンダ−表面を粉霧状で収縮・膨張を繰り返し、あたかも
振幅する様な現象)が生じ、結果として、現像むらのな
い鮮明なトナー像が形成される。
【0015】この様にして形成されたトナー像は転写ロ
−ラ6により紙等の転写材7上に転写される。転写ロー
ラ6は金属芯等の電極6a上に弾性の導電層6bを有し
てなり、その表面を均一とするために導電層6b上に導
電層6bとほぼ同じあるいは幾らか高い抵抗の材質の皮
膜または層を設けても良い。
【0016】ところで、上記のような構成において、転
写ローラに直流電圧のみを印加した場合、転写効率が非
常に悪く実用に適さない。
【0017】このため、本発明における転写ロ−ラ6に
は感光体1aの電極に印加するバイアス電圧と同位相
の、直流電圧に交流電圧が重畳した転写バイアス電圧が
印加される。転写バイアス電圧は、トナー極性と反対極
性側に向かって偏位した電圧波形のものが使用される。
また好ましくは、転写バイアス電圧は、非転写時には、
トナー極性と同じ極性側に向かって偏位した波形の電圧
が印加するように切り替えられる。
【0018】感光体の電極および転写ローラ6へのバイ
アス電圧の印加は電源40により行われる。電源40の
トランスTr4の出力巻線はダイオ−ドD3を介してト
ランスTr2の出力巻線に接続され、Tr2の出力が、
約100Hz〜数KHzの周波数で約1000V〜15
00VP-Pの交流電圧となるようにする。感光体の電極
へ印加するバイアスはこれに更に直流成分が数百Vが重
畳される。この時の電圧極性は感光体の光導電体のタイ
プにより決定されNタイプの光導電体の場合はプラス極
性、Pタイプの場合はマイナス極性の電圧が印加され
る。
【0019】一方、トランスTr3の出力巻線はダイオ
−ドD2を介しトランスTr2の出力巻線と接続され、
転写ローラ6に、転写時には、電圧波形がトナーの極性
と反対側に向かって偏位される電圧を印加し、且つ、非
転写時には、感光体に印加する電圧波形とほぼ同じ電圧
波形の電圧またはトナーの極性側に向かって偏位した電
圧を印加する。このような電圧の切り替えは適当な検知
手段および制御手段により、転写部への転写材の進入お
よび排出に同期して行われる。これにより非転写時の転
写ロ−ラ表面への感光体からのトナーの付着を防止し、
更には非転写時、即ち、転写材7が転写部に存在しない
時に転写ロ−ラ6に付着したトナーを感光体表面側に再
転写させる。このようにして、転写ローラ6は、搬送さ
れる転写材と転写材との間の時間、叉はアイドルサイク
ル時などに清掃される。
【0020】図3は、感光体の表面電位と、転写ロ−ラ
6の転写時、非転写時のバイアス電圧の一例を示す。感
光体の電極に印加される電圧波形と転写ロ−ラ6に印加
される電圧波形の位相はほぼ等しく、仮にずれると、転
写効率が低下するばかりか感光体に対し異常耐圧電圧が
加わり感光体の寿命を短くする恐れがある。
【0021】このように転写ローラ6に感光体を印加す
る電圧波形とはほぼ同じ位相の電圧波形を印加するとと
もに、転写時にはトナー極性と反対側に向かって偏位し
た電圧波形にすることにより、転写ローラへのトナー付
着を防止し、更には転写ローラのクリーニングを行い、
感光体の寿命を損なうことなく鮮明な薄汚れの無い複写
が行われる。
【0022】実験例1 図5に示すように、感光ドラム10としてアルミニウム
等の導電性基体(電極)の表面に光導電層としてNタイ
プのOPC材を約20μmの厚みにコ−テイングしたも
のを用い、ドラムバイアスとして周波数100Hz〜3
KHzの約1000VP-P〜1500VP-Pのプラス40
0V変位した波形の電圧を電極に印加した。この感光ド
ラムを周速40mm/Secで回転させながら、硬度約3
0、体積抵抗103 〜 1010Ω・cmの導電性ロ−ラ表
面に体積抵抗約108〜1011Ω・cmのプラスチック系
導電薄層を設けた誘起ロ−ラ11を軽く接して感光ドラ
ム10表面に電荷を誘起させた。次に光像を露光するこ
とにより図3に示すように光像に応じた明部暗部位の表
面電位が形成し、現像を行った。現像器30のシリンダ
ー8に約プラスス50Vの現像バイアス電圧を印加し、
Nタイプのトナーで反転現像を行い、トナー像を形成し
た。
【0023】一方、転写ローラとして、硬度約30、体
積抵抗103 〜 1010Ω・cmの導電層を有するロ−ラ
を用い、その金属芯に、転写時には感光ドラム10の電
極電圧よりプラス300V偏位した転写バイアスを印加
し、且つ非転写時には感光ドラム電極に印加した電圧波
形とほぼ等しい位相,周波数,電圧波形の電圧を印加す
るように制御して転写を行った。各部のバイアス波形を
図4に示す。Aは感光ドラムに印加される電圧波形、B
は非転写時に転写ロ−ラに印加される電圧波形、Cは転
写時に印加される電圧波形、Dは転写時の電圧波形を表
す。
【0024】この様に転写時と非転写時の転写ロ−ラ1
4に印加する電圧波形をドラムバイアスとほぼ同じ位
相,周波数の電圧波形をそれに対応して偏位させるこよ
により転写後の感光ドラム表面にその結果はほとんどト
ナーは残留せず高転写効率で裏汚れの無い鮮明な複写像
が得られた。
【0025】なお、転写部の上流に位置するレジストロ
−ラ13は転写材18を感光ドラム10上のトナー像と
一致して刷り合わせるように所定のタイミングで作動す
るように制御されて転写材18をガイド17に沿って転
写部に給送する。転写後の転写材は搬送手段15により
定着部へ搬送する。クリ−ナ16は感光ドラム10表面
に僅か残留するトナーを清掃する。
【0026】実験例2 暗部電位側を現像すべく、トナーをPタイプの極性のも
のを用い実験例1と同様に複写像を得た。感光体の電極
に図6の電圧波形A’(図4のAと同じ)のバイアス電
圧を印加し、実験例1と同様にして静電潜像を得、現像
器30のシリンダー8に現像時にプラス400Vの電
圧、非現像時には20Vの電圧を印加して現像を行な
い、感光体上にトナー像を形成した。転写ロ−ラ14に
は、転写時に、図6のC’またはD’の波形(電圧波形
A’とほぼ同じ位相のトナー極性側に向かって偏位した
波形)の電圧を印加し、非転写時には図6のB’の波形
(電圧波形A’とほぼ同じ波形の電圧)を印加して転写
を行ない複写像を形成したところ、高い転写効率で裏汚
れの無い鮮明な複写像が得られた。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように、感光体の電極にバイ
アス電圧を印加させるとともに、誘起部材の接触により
感光体表面に向かって電荷の誘起を起こし感光体の表面
を所定電位にさせる帯電、すなわち「電荷誘起型」の帯
電方法を行いせしめることにより、当初の従来技術にお
いて述べた「電荷注入型」の接触帯電方法において生じ
た帯電ローラと感光体との不均一な接触や不十分な接触
により生じる帯電ムラなどの不具合を解消し、更に転写
ローラによる転写効率が高くすると共に、転写ローラの
汚れやそれに伴う複写物の裏汚れの発生を防止する。ま
た、帯電手段や転写ローラ等のための多くの高圧電源を
必要とせず、実施する装置の構成を極めて簡単且つ安価
にすることができ、また鮮明な画像を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による画像形成装置の要部の一例を示
す側面図
【図2】 感光体の表面電位の変化を示す図
【図3】 感光体、転写ローラに印加する電圧波形を示
す図
【図4】 感光体、転写ローラに印加する電圧波形を示
す図
【図5】 本発明による画像形成装置の要部の一例を示
す側面図
【図6】 感光体、転写ローラに印加する電圧波形を示
す図
【符号の説明】
1 感光ドラム 1a 感光体 2 誘起ローラ 6 転写ローラ 30 現像器 40 電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−149668(JP,A) 特開 昭52−35639(JP,A) 特開 昭55−147651(JP,A) 特開 昭56−54447(JP,A) 特開 昭56−110967(JP,A) 特開 昭58−88770(JP,A) 特開 昭60−138566(JP,A) 特開 平1−156775(JP,A) 特開 昭61−262750(JP,A) 特開 平1−229277(JP,A) 特開 昭63−286878(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/16 G03G 15/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電極上に少なくとも光導電層を設けてな
    る感光体に対し、感光体の電極に直流電圧に交流電圧を
    重畳したバイアス電圧を印加し、この感光体表面に対
    し、感光体表面に誘起部材を接触させることにより前記
    印加電圧に従って感光体表面に所定の極性の電荷を誘起
    して感光体表面を所定電位に帯電し、光像照射により静
    電像を形成した後、これを現像してトナー像とし、該ト
    ナー像を転写ローラにより転写材上に転写する画像形成
    装置であって、前記転写ローラに、前記バイアス電圧と
    ほぼ等しい位相であって且つトナーの極性に対し反対極
    性側に向かって偏位した交流電圧波形の転写電圧を印加
    したことを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 前記転写ローラに印加する転写電圧を、
    トナー像の非転写時に、前記バイアス電圧とほぼ等しい
    交流電圧波形または前記トナーの極性に対して同極性側
    に向かって偏位した交流電圧波形に切り換えることを特
    徴とする請求項1記載の画像形成装置。
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