JP3312738B2

JP3312738B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3312738B2
Application number: JP02691691A
Authority: JP
Inventors: 野田信隆
Original assignee: Katsuragawa Electric Co Ltd
Current assignee: Katsuragawa Electric Co Ltd
Priority date: 1991-01-28
Filing date: 1991-01-28
Publication date: 2002-08-12
Anticipated expiration: 2017-08-12
Also published as: JPH04251869A

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】従来の画像形成装置においては、感光体
の表面をコロナ放電手段により特定極性に一様に帯電
し、次いで光像を照射することにより感光体上の電荷を
選択的に消失して静電像を形成し、次いで、適当な現像
バイアスを印加したトナー供給体により感光体面にトナ
ーを供給して静電像を現像する。

【０００３】ところで、この種のコロナ放電手段を用い
た装置は、湿度や粉塵等の使用環境の影響を受け易く、
また、コロナ放電に伴うオゾンの放出による異臭や人体
への有害性の問題を有している。

【０００４】この問題を解決するために、近年、コロナ
放電に代えて、外部電圧を印加した帯電ローラを感光体
表面に圧接することにより感光体の帯電を行なう、いわ
ゆる接触帯電を利用した画像形成装置が注目されてい
る。

【０００５】従来のこの種の装置は、感光体の導電性基
体を接地し、この感光体の表面に対し、バイアス電圧を
印加した帯電ローラを圧接して感光体表面を一様に帯電
し、次いで感光体表面側から光画像を照射して靜電像を
形成する。靜電像は、適当な現像バイアス電源に連結し
た現像スリーブにより所定の現像バイアスの下で現像さ
れ、現像された像は転写コロナ放電器または転写ローラ
の作用により転写材上に転写される。転写されずに感光
体面上に残留したトナーは、適当なクリーニングバイア
スを印加されたクリーニングブラシにより感光体面上か
ら除去される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような電荷注入型
の接触帯電方法を利用した従来の画像形成装置にあって
は、コロナ放電手段を利用した場合におけるオゾンの発
生などに上記したような問題を解消することができる
が、反面、画像に地かぶりが発生し易い等の問題を残し
ている。

【０００７】また更に、上記従来の接触帯電による装置
にあっては、画像形成の各構成手段毎にそれぞれ電源を
必要とし、即ち、帯電ローラ用の電源、現像バイアス用
の電源、転写バイアス用の電源、およびクリーナバイア
ス用の電源など、多数の電源を必要とし、安価で且つコ
ンパクトな画像形成装置を提供することが困難であっ
た。

【０００８】それゆえ、本発明は、感光体の導電層、特
には透光性導電層にバイアス電圧を印加させるととも
に、感光体表面への誘起部材の接触により導電層側から
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
を所定電位に帯電させるという、新規な方法により、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
解消すると共に、画像形成手段に要する電源を最少とし
て装置のコンパクト化および低価格化を可能とさせる新
規な画像形成装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため本発明による画
像形成方法は、感光体と、前記感光体周辺に配置される
画像形成の各構成手段と、該感光体に電気的に連結さ
れ、前記画像形成の各構成手段の電源となるバイアス電
源とを有する画像形成装置であって、少なくとも透光性
基体上に透光性導電層、光導電層を順に設けた感光体に
対し、透光性導電層にバイアス電圧を印加し、接地した
誘起部材を接触す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、次に透光性基体側から光像を照射し、
これと同時にまたはその後に光導電層側にトナーを供給
して現像を行うことを特徴とする。

【００１０】

【作用】感光体の導電層にバイアス電圧を印加し、接地
した誘起部材を感光体表面に接触すると、光導電層、
（光導電層と誘起部材間の）エアー層、誘起部材のイン
ピーダンスに従って前記印加電圧が分圧され、感光体表
面の電荷が誘起される。次いで基体側から画像露光を行
なうことにより画像情報に応じた静電像が感光体面上に
形成される。この静電像は光導電層側から供給されるト
ナーにより現像され、トナー像とされる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照として本発明による画像形
成装置について説明する。図１は本発明による画像形成
装置の一例を示す。感光体１は、少なくとも、透光性基
体１１、透光性導電層１２、光導電層１３を順に設けて
なるものが用いられ（図２参照）、ドラム状またはベル
ト状のいずれであっても良い。基体１１と導電層１２は
別体である必要はなく、基体１１を導電体として導電層
１２の働きをさせても良い。光導電層１３としては、Ｏ
ＰＣ、Ｓｅ、ＺｎＯ、ＣｄＳ、ａ−Ｓｉなど、Ｎタイプ
またはＰタイプのいずれのタイプの光半導体でも使用に
適する。図１に示す感光体１はドラム状よりなり、矢印
Ａで示す方向に回転する。感光体１は、上記構成に加
え、光導電層１３上に更に絶縁体層を設けた構成であっ
ても良い。感光体１の導電層１２はバイアス電源６（図
２および図７においては符号１０で示す。）に電気的に
連結されており、この例では、バイアス電源６は直流電
圧に交流電圧を重畳した電圧を導電層１２に印加する。
交流電圧は８０Ｈｚ〜３０ｋＨｚの範囲内の周波数のも
のが特に適している。また、重畳する直流電圧は、Ｎタ
イプの感光体に対してはプラス極性、Ｐタイプの感光体
に対してはマイナス極性の電圧であることが好ましい。

【００１２】この感光体１の表面に対し、誘起部材２が
接触して配置される（場合に応じて、必ずしも厳密に接
触している必要はない）。誘起部材２は、図示例では、
回転自在に支持された導電性の金属コア２１に導電性の
弾性ゴム材からなる層２２を電気的に接して外装したロ
ーラ形状よりなり、適当な圧力により感光体表面に圧接
され、感光体の周速度とほぼ同じ周速度で接触部分にお
いて順方向に回転する。層２２は、例えば、ＮＢＲやシ
リコンラバー等に導電性材を含有したものであって良
い。また、誘起部材２は、場合により、層２２の外周面
上に合成樹脂等の絶縁体層２３（第４図にこのような構
成の誘起部材を示す。）を設けても良い。また層２２
は、弾性の導電性物質（１０⁵Ωcm以下）の他、半導電
性物質（例えば１０⁵〜１０¹⁰Ωcm）であっても良い。
コア２１は直接接地され、あるいはバリスタ、定電圧ダ
イオードまたはダイオード等の整流手段を介して接地さ
れている。また感光体上に所望の電位を得るために、適
当な抵抗器を介在しても良い。また、誘起部材２は、上
記のようなローラ形状の他、導電性または半導電性のブ
レードまたはブラシの形状であっても良い。

【００１３】図３は感光体の帯電を説明するための等価
回路である。暗中において、感光体１の導電層１２に直
流に交流を重畳した所定の値のバイアス電圧を印加し、
直接またはダイオード等を介して接地した誘起部材２を
感光体表面に接すると、感光体表面に電荷が誘起され、
感光体表面は、感光体１のインピ−ダンスと誘起部材２
のインピーダンスおよび両者間のエアー層のインピーダ
ンスとの値に従って分圧された値に帯電される。

【００１４】図４はＮタイプの光導電層を有する感光体
の導電層１２にプラス極性側に偏位した重畳バイアス電
圧を印加した場合における感光体の表面電位の変化を概
略的に示す。誘起部材２が接触した感光体表面には前記
したように正の電荷が誘起される。次いでレーザーまた
は基体１１側に配置されたＬＥＤ等の光学手段７により
基体１１側から画像露光を行なうと、画像明部（露光さ
れた領域）の表面電位（Ｖ_L）は前記感光体の導電層１
２に印加したバイアス電位の値に近づき、画像暗部（露
光されない領域）の電位（Ｖ_D）との間に電位差を形成
する。このように、本発明においては、従来とは逆に、
画像明部の電位が感光体へのバイアス電位となり、画像
暗部の電位が低い値となる静電像を形成する。

【００１５】図４は説明の便宜上、明部電位、暗部電位
を直線的に示しているが、実際においては、バイアス印
加中の感光体の表面電位はバイアス電位が重畳されて振
幅している。

【００１６】同様にＰタイプの光導電層を有する感光体
の基体にマイナスの電位を印加すると感光体表面にはマ
イナス電位の電荷が誘起され、上記と同様にして静電像
が形成される。

【００１７】再び図１を参照として説明する。基体１１
側からの画像露光により形成された靜電像は、この光像
照射と同時または直後にトナーにより現像される。この
ため、現像器３が光導電層側に配置される。現像器３
は、感光体１の表面に近接して配置された導電性のスリ
ーブ３１とその内方に設けられた磁石ローラ３２を含
む。スリーブ３１および磁石ローラ３２は互いに独立し
て異なる速度で回転可能に設けられており、この例で
は、スリーブ３１および磁石ローラ３２は共に、感光体
１の回転方向と逆方向に、即ち、現像部において順方向
に回転する。スリーブ３１の表面はショットブラストが
施され、その表面には不図示の収容ケースから供給され
た現像剤が磁石ローラ３２の磁力により吸引される。現
像剤は感光体の周速度とほぼ同速度あるいは幾分速い速
度で感光体１の回転方向と逆方向（現像部位において順
方向、矢印Ｂ方向）に搬送され、感光体１の表面と接触
しまたは摺擦して静電像を交番電界および交番磁界の作
用の下で現像する。現像剤としては一成分磁性トナーま
たは二成分現像剤などが使用される。

【００１８】こうして可視像化されたトナー像は転写手
段４により紙等の転写材上に転写される。転写手段４は
誘起部材２とほぼ同じ構成よりなり、接地された金属コ
ア４１、導電層４２を含み、場合により、絶縁体層４３
（図５）を更に含む。転写手段４は感光体に印加したバ
イアス電圧により誘起される転写電位により感光体上の
現像剤像を転写材上に転写する。

【００１９】次いで転写材は適当な分離手段により感光
体面から分離され、定着手段に送られて、その上に永久
複写像を形成する。

【００２０】一方、転写後の感光体１は、その上に残留
する現像剤をクリーニング手段５により清掃されて、次
の画像形成のために準備される。クリーニング手段５は
この例では導電性基体５１上に導電性ブラシを植設した
ブラシ型クリーナよりなる。導電性基体５１は接地さ
れ、これにより感光体上に残留するトナー等の異物は静
電的且つ物理的に導電性ブラシに吸引され、感光体から
除去される。ブラシに付着した異物は不図示のスクレー
パにより除去される。

【００２１】図６は感光体１の導電層４２へ印加するバ
イアス電圧が交流電圧のみ（直流電圧を重畳しない）の
場合を示し、この場合、誘起部材２は整流手段８を介在
して接地される。その他の部分は図１の例と同じ構成で
ある。

【００２２】図７は別の現像器を示す。この例では、現
像器３は、感光体１の移動方向と順方向に回転する導電
性の現像シリンダー（トナー担持体）３５１、現像シリ
ンダー３５１にトナーを供給するための、内部にマグネ
ットロール３５２を配置した非磁性のトナー供給スリー
ブ３５３、トナーおよびキャリアからなる現像剤を貯溜
するケーシング３５４を含む。

【００２３】現像シリンダー３５１は、表面が比較的な
めらかなことが好ましく、鉄材にニッケルメッキを施し
た物、真鍮材または、研磨したアルミニウム管の表面に
４００メッシュ以下のブラスト処理を行ったものなどが
使用され、磁性、非磁性は特には問わない。現像シリン
ダー３５１は、現像バイアス電源３５５に電気的に連結
されて、トナーの帯電極性と反対の極性のバイアスが印
加され、その表面には後述するようにトナーの薄層が形
成される。現像バイアスとしては、プラス数百ＶのＤＣ
バイアス電位が印加され、バイアス電位を変更すること
により現像濃度を可変する。例えば、バイアスとして、
感光体上の非画像部電位に対し約プラス１００Ｖ程度の
電圧を印加する。

【００２４】現像シリンダー３５１と感光体１の表面と
の間隔は現像シリンダー３５１上に担持されたトナー層
が感光体の表面に接しない距離で、しかも可能な限り狭
いことが最適である。実験では前記間隔を約２００μ〜
３００μｍとした場合、最良の現像が行われたが、この
間隔は感光体の表面電位、現像バイアス、シリンダーの
周速、トナーの特性等により決定されるのでこれに限定
されるものではない。

【００２５】尚、現像シリンダー３５１の周速は感光体
１の移動速度とほぼ等しいことが好ましく、２倍以上に
なると、解像力が低下する傾向がある。

【００２６】ケーシング３５４内には、トナーが帯電促
進剤（キャリア）と重量比で約５〜１０％の割合で混合
された状態で入れられており、スリーブ３５３により攪
拌されている。トナー濃度は公知の方法により検知さ
れ、使用に伴い消費されるトナーは検出結果に応じて随
時に補給され濃度の制御が行われる。

【００２７】ケーシング３５４内のトナーは、例えば、
１５０メッシュ程度のフェライトキャリアと攪拌するこ
とにより荷電される。帯電されたトナーは、トナーと反
対極性のバイアスが印加された現像シリンダー３５１に
吸着され、その周面に均一なトナー薄層を形成する。こ
こで用いるトナーは電荷量が大きいことが望まれ、例え
ば、２０マイクロクーロン以上の電荷量を有するものが特に好ま
しく、靜電像にトナーが付着した後にほぼ非画像部電位
に低下する性質を持つものが最適である。

【００２８】現像シリンダー３５１へのトナーの提供は
スリーブ３５３により行われる。スリーブ３５３はトナ
ーをキャリアと撹拌しながらマグネットロール３５２の
磁力によりスリーブ上に吸引し、ドクターブレード３５
６により所定の現像剤層を形成し、現像シリンダー３５
１にトナーを供給して、シリンダー上にトナー薄層を形
成する。現像シリンダー３５１にトナーを供給した後の
現像剤は掻き落とし板３５７によりスリーブ３５３から
除去され再び撹拌される。

【発明の効果】以上本発明によれば、感光体の背面側か
らの像露光により画像形成を行なう画像形成装置におい
て、感光体の透光性導電層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することができると共に、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
概略図

【図２】感光体の帯電を説明する図

【図３】感光体および誘起部材に関する等価回路

【図４】Ｎ型の光導電層を有する感光体の基体に正の電
位を印加した場合における感光体の表面電位の変化を説
明する図

【図５】図１とは別の例を示す概略図

【図６】図１、図５とは別の例を示す概略図

【図７】現像器の一例を示す図。

【符号の説明】

１感光体２誘起部材３現像器７転写手段１１透光性基体１２透光性導電層１３光導電層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも透光性基体上に透光性導電層、
光導電層を順に設けた感光体に対し、透光性導電層にバ
イアス電圧を印加し、接地した誘起部材を接触すること
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、次に透
光性基体側から光像を照射し、これと同時にまたはその
後に光導電層側にトナーを供給して現像を行うことを特
徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記導電層に印加するバイアス電圧が、光
導電層がＮタイプである場合はプラス極性、Ｐタイプで
ある場合はマイナス極性の直流電圧であることを特徴と
する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記導電層に印加するバイアス電圧が、直
流に交流を重畳した電圧、または交流電圧であることを
特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】前記誘起部材が導電性または半導電性ロー
ラであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装
置。
【請求項５】前記トナーを供給する装置が、トナーの帯
電極性と逆極性にバイアスされた導電性のトナー担持体
と、該トナー担持体上にトナー薄層を形成する供給手段
とを有してなることを特徴とする請求項１記載の画像形
成装置。
【請求項６】前記トナー担持体表面に担持されたトナー
層と感光体表面とが間隙を有していることを特徴とする
請求項５記載の画像形成装置。