JPH01134372A - 画像形成法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 感光体の画像光を照射しない部分に１−ナー像を形成し
て、表示或いは記録紙へ転写を行なう画像形成法に関し
、 コロナ放電器を使用しない画像形成法を複写機としでも
使用可能とすることを目的とし、記録電極部において、
感光体の導電層側から画像露光手段を用いて感光体を画
像露光し、記録電極に印加されている第一の電圧印加手
段とは逆極性の静電潜像を形成すると同時に、現像剤に
よる現像を行い、 次いで、現像剤溜り部分において、現像機のスリーブに
印加される第二の電圧印加手段により、感光体上に付着
したトナーに再電荷注入してトナー電荷の極性を反対に
し、かつ背景部のトナー電荷と静電潜像とを静電的に反
発させるに充分な電圧を印加し、背景部トナーを現像機
に回収することによって、感光体の画像露光しない部分
にトナーを付着させるように構成する。

〔産業上の利用分野］ 本発明は、感光体の画像光を照射しない部分にトナー像
を形成して、表示或いは記録紙へ転写を行なう画像形成
法に関するものである。

〔従来の技術〕

現在の複写機或いは高速・高印字品位のプリンタは、電
子写真記録方式を用いたものが一般的である。この方式
は、感光体を記録媒体に用い、−様帯電・画像露光・現
像・転写・定着・除電・クリーニングの工程で記録が行
われる、いわゆるカールソンプロセスである。

カールソンプロセスでは、−様帯電・転写・除電にコロ
ナ放電器を用いる。ところが、コロナ放電器は、数ｋＶ
の高電圧をコロナワイヤに印加する構成であるから、高
圧電源が必要であるとともに、湿度・粉塵等の影響を受
は易いので、信頬性が低いという短所がある。また、コ
ロナ放電器で発生するオゾンが臭気を発生するとともに
、近年オゾンの人体への有害性が問題となっている。

さらに、上記した７つの工程が必要であるため、装置が
複雑になるとともに大型化する欠点がある。

最近このような問題点に鑑み、コロナ放電器を不要とし
、装置の小型化に着目した画像形成方式が提案されてい
る。本発明は、そのひとつの方式に関するものである。

第９図は従来の画像形成装置の要部を示す側面図である
。この図において、感光体１は、透明基体１ａ、透明導
電層１ｂ、光導電層ＩＣから構成され、透明導電層１ｂ
がアースに接続されている。感光体ｌの光導電層１ｃ側
に設けられた磁気ブラシ現像機２は、スリーブ２ｂ中に
マグネットローラ２ａを有し、マグネットローラ２ａが
一定方向に回転する。さらに、スリーブ２ｂの表面には
、絶縁フィルム３でスリーブ２ｂと絶縁された帯状の記
録電極４が設けである。記録電極４には、光導電層ＩＣ
のキャリア極性（図ではプラス極性）と逆極性の電圧が
電源６で印加され、スリーブ２ｂには記録電極４と逆極
性の電圧が電源７で印加されている。この現像機２に現
像剤５を充填し、マグネットローラ２ａを回転すること
で、図中矢印方向に現像剤５を移動させる。

感光体１の透明基体１ａ側には、画像露光手段８が配置
されている。画像露光手段８は、露光光の光軸が記録電
極４と交差するように配置する。

次に、この装置における画像形成プロセスを説明する。

上記装置のＡ部すなわち記録電極４の正面位装置におい
て、光導電層１ｃを画像露光すると、光導電層１ｃ内に
ホトキャリアが発生する。このホトキャリアの内、記録
電極４の印加電圧６と逆極性のキャリアが、光導電層１
０表面に移動して潜像電荷９となる。このように露光部
（Ａ部）では、光導電層１ｃの静電容量が見掛は上増加
するため、付着トナー量が多くなり、露光部と非露光部
とである程度コントラストのあるトナー像となる。

感光体１は矢印方向に移動するため、このようにして形
成されたトナー像部は、現像剤溜まり部１１側に移動す
る。スリーブ２ｂには電源゛７で逆電圧が印加されてい
るため、現像剤溜まり部１１の正面位置すなわちＢ部に
おいて、非露光部の余分なトナーが静電力と磁力によっ
て現像機２に回収される。この際、露光部のトナーも僅
かに回収されるが、潜像電荷９とトナー電荷の静電拘束
力によって、大部分のトナーが感光体１上に残り、トナ
ー像１０が形成される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように従来の装置では、画像露光した部分にトナー
画像を形成するため、プリンタ等のような情報出力装置
には適している。

ところが複写機の場合は、複写原稿に光を照射し、その
反射光を感光体上に投影するため、画像露光されない部
分、すなわち背景（地）の部分にトナーが付着すること
になる。そのため、従来装置では、複写機への適応が困
難であった。

本発明の技術的課題は、従来の画像形成法におけるこの
ような問題を解消し−、コロナ放電器を使用しない画像
形成法を複写機としても使用可能とすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明による画像形成法の基本原理を説明する
図である。感光体１、現像機２、記録電極４は、従来装
置と同様な手段を使用できる。

記録電極４には、光導電層１ｃのキャリア極性（図では
プラス極性）と逆極性の電圧が第一の電源６が印加され
、スリーブ１ｂには記録電極４と逆極性の電圧が第二の
電源１２で印加されている。また現像機２に、導電性現
像剤５を充填し、図中矢印方向に移送することで、現像
剤溜まり部１１を形成する。

感光体１の透明基体１ａ側には、画像露光手段１３が配
置されている。画像露光手段１３としては、プリンタ用
には、ＬＥＤを用いた光学系、液晶シャッターを用いた
光学系、エレクトロルミネセンスを用いた光学、系、レ
ーザを用いた光学系などが適している。また複写機用に
は、蛍光灯、レンズ、ミラーからなる光学系、光照射さ
れた原稿面より多数の光ファイバーで感光体に画像光を
導く光学系などが挙げられる。画像露光手段１３は、露
光光の光軸が記録電極４と交差するように配置する。

このような装置において、前記感光体１の導電層１ｂ側
から画像露光手段１３を用いて感光体１を画像露光して
、記録電極４に印加されている第一の電圧印加手段６と
は逆極性の静電潜像１４を形成すると同時に、現像剤５
による現像を行なう（４部）。

次いで、前記現像剤溜まり部１１において、前記スリー
ブ２ｂに印加される第二の電圧印加手段１２により、感
光体１上に付着したトナーに再電荷注入してトナー電荷
の極性を反対にし、かつ背景部のトナー電荷と静電潜像
１４とを静電的に反発させるに充分な電圧を印加する。

これによって、背景部トナーを現像機２に回収し、感光
体１の画像露光しない部分にトナー１５を残す（Ｂ部）
。

〔作用〕

感光体ｌは矢印方向に走行する。また現像機２のマグネ
ットローラ２ａの回転により、感光体ｌの走行方向の下
流側に、現像剤溜まり部１１が発生する。第２図は本発
明方法の作用を説明する図で、（ａ）は第１図における
記録電極正面部Ａを示し、（ｂ）は第１図における現像
剤溜まり部１１（Ｂ領域）を示す。へ領域において、光
導電層１ｃを画像露光すると、感光部において、光導電
層１ｃ内にホトキャリアが発生する。ホトキャリアの内
、記録電極４の印加電圧ｖ６と逆極性（＋）のキャリア
が、光導電層１ｃ表面に移動して潜像電荷１４となる。

これと同時に現像剤５は、記録電極４からの電荷注入が
行われ、感光体１の表面にトナーが一様に付着してベタ
黒像となる。

次いで、現像剤溜まり部１１、すなわちＢ　ｍｌ域にお
いて、スリーブ２ｂに逆電圧Ｖ１２が印加されているた
め、Ａ　ｅｆｆ域でできたベタ黒像に再電荷注入が行な
われ、トナー電荷の極性が反対（プラス）になる。その
ため、プラス帯電したトナー１３は、Ａ領域でできたプ
ラスの潜像電荷１４と静電的に反発し、現像機２に回収
される。その結果、非露光部のトナーのみが感光体１上
に残り、トナー画像１５が形成される。

すなわち複写機として使用した場合にも、プリンタの場
合と同様に、画像の部分のみに現像剤が付着する。

第３図は試作装置における現像濃度を示す測定結果で、
横軸が第二の電源１２による第二現像バイアス電圧、縦
軸が現像濃度である。曲線ａは、感光の行なわれた画像
部の現像濃度、曲線すは逆に非画像部（背景部）の現像
濃度である。バイアス電圧が、０■〜５０Ｖ程度の範囲
であれば、感光が行なわれた画像部は、現像濃度が良く
、また非画像部（背景部）は現像剤の付着が少なく、鮮
明な複写が行なわれた。したがってプリンタ等として使
用する場合は、この領域内で、電源７によるバイアス電
圧が設定される。これに対し、電源７によるバイアス電
圧を更に増大し、約８０Ｖ以上になると、現像濃度が反
転し、画像部よりも非画像部の現像濃度が太き（なる。

１００　Ｖ以上になると、完全に反転し、背景の非画像
部（非感光部）の現像濃度の方が大きくなる。これは、
電源７によるバイアス電圧が増大して、感光体ｌに付着
した現像剤の電荷が正に反転し、潜像電荷１４と静電的
に反発し、非画像部のみに現像剤が残るためである。

したがってこのように現像濃度が感光部よりも非感光部
の方が大きい領域で使用すれば、複写機のように原稿か
らの反射光を利用して記録を行なうのに適している。

〔実施例〕

次に本発明による画像形成法が実際上どのように具体化
されるかを実施例で説明する。第４図に本発明方法を複
写機に実施した例を示す。２１は無端状の感光体フィル
ムである。この感光体フィルム２１は、第５図に示すよ
うに、厚さ１１００ａのポリエチレンテレフタレートの
透明基体２１ａ上に、ＩＴＯ（酸化インジウム）蒸着膜
の透明導電層２１ｂを設け、さらに光導電層として、Ｃ
ＧＬ　（電荷発生層）２１ＣとＣＴＬ　（電荷輸送層）
２１ｄから成り、厚さが約ｌＯμｍの機能分離型の有機
光導電層を設けたものである。

この感光体フィルム２１の透明導電層２１ｂがアースに
接続され、感光体フィルム２１自体は、フィルム駆動ロ
ーラ２２に接続されている動力系（図示せず）によって
図中矢印方向に走行する。

２は磁気ブラシ現像機であり、第６図に示すように、ス
リーブ２ｂ中に、マグネットローラ２ａが回転自在に内
蔵されている。スリーブ２ｂの表面には、ポリイミドフ
ィルム２４で絶縁された状態で、銅箔型の帯状の記録電
極４が貼り付けられている。以上のような磁気プラ、シ
現像機２に、導電性磁性トナー５を充填し、マグネット
ローラー２ｂの回転で図中矢印方向に移動させ、現像剤
溜まり部１１を形成する。

本実施例の光導電層２１ｃ　、２１ｄには、正孔移動型
を用いた。そのため、記録電極４には、第一の電源６に
よりマイナス電圧を印加する。この電圧は一１００Ｖ〜
−６００Ｖが適当である。また、スリーブ２ｂには、第
二の電源１２によりプラス電圧を印加する。この電圧は
＋５０Ｖ〜＋５００ｖが適当である。

感光体フィルム２１をはさんで磁気ブラシ現像機２と対
向する位置には、画像露光手段が配置されている。この
画像露光手段は、原稿３０を光照射した時の反射光を感
光体フィルム２１に導き、感光体フィルム２１に照射し
ている。すなわち、原稿の白紙部では光は反射し、感光
体フィルム２１を感光する。また、印字部では光を吸収
し、感光体フィルム２１は感光されない。

２９はガラス板製の原稿台で、図中矢印方向に移動して
、原稿３０を移送する。３１は原稿照射用の光源で、反
射光はミ、ラー３３で感光体フィルム２１に導かれる。

また、３２は画像結像用のレンズ、３４は感光体フィル
ム２１への原稿反射光の焦点がずれないように感光体フ
ィルム２１を固定する硝子板である。

３５は、感光体フィルム２１上に形成されたトナー像、
３６は記録紙である。３７は転写用導電性ゴムローラで
、電源３８によって電圧（−２００Ｖ〜−６００Ｖ）が
印加されている。３９は、記録紙３６に静電転写された
トナー像で、熱ローラ定着機４０によって記録紙３６に
定着され、半永久的な記録画像４１となる。

４２は、転写後感光体フィルム２１上に残った残留トナ
ー像である。４３は、残留トナー像４２の電荷及び光導
電層２１ｃ、２１ｄ内の潜像電荷を除去する除電光源で
ある。４４は、除電されて静電拘束力を失ったトナー像
である。

次にこの実施例装置における画像記録プロセスを説明す
る。感光体フィルム２１を矢印方向に走行させ、現像機
２のマグネットローラ２ａを回転させて現像剤５を矢印
方向に搬送し、現像剤の溜り１１を作り、かつ記録電極
４及びスリーブ２ｂにそれぞれ電圧を印加した状態で、
上記画像露光手段により、感光体フィルム２１に、原稿
３０の反射光を照射する。すると、ＣＧＬ２１ｃではホ
トキャリアが発生し、その内、正孔がＣＴＬ２１ｄ内を
感光体表面近傍まで移動して潜像電荷となる。以下、第
１図〜第３図において説明した原理で、感光体フィルム
２１の表面に、トナー像３５が形成される。

次に、トナー像３５は、転写ローラ３７を用いて記録紙
３６に静電転写される。転写されたトナー像３９は、定
着機４０で記録紙３６に定着され、半永久的な記録画像
４１が得られる。

一方、転写後感光体フィルム２１上に残った残留トナー
像４２は、除電光源４３によって除電される。

除電されたトナー像４４は、現像機２の磁力、現像剤５
のかきとり及びスリーブ２ｂめ印加電圧による静電力に
よって回収され、再使用される。次の画像形成は、残留
トナー像４４の回収と同時に行われる。このように残留
トナー像４４の回収と次の画像形成を同時に行なうこと
は、感光体フィルム２１を挟んで画像露光手段と現像機
２３が対向する位置に有るため、なんの支障もない。

本実施例によれば、人体に有害なオゾンを発生し、数ｋ
Ｖという高電圧を必要とするコロナ放電器を、−明快用
していない。かつ、カールソンプロセスに比ベニ程数も
少なく、簡潔な記録プロセスであるため、装置を小型に
できる。さらに、記録紙上に形成された記録画像も、コ
ントラストの大きい鮮明な記録画像であった。

上記の実施例において、感光体材料は、有機材料として
フタロシアニン系材料、ＰＶＫ−ＴＮＦ・アゾ系染料・
チアピリリウム染料等、無機材料として、セレン系感光
体・ａ−Ｓｉ−ＣｄＳ　　・酸化亜鉛等の使用が可能で
ある。

また、画像記録プロセスとして、上記実施例では、転写
後感光体上に残った残留トナーを磁気ブラシ現像機に回
収したが、残留トナーをブラシクリーナーやブレードク
リーナー等で除去する記録プロセスでもよく、転写工程
も、実施例ではローラ転写法を用いたが、コロナ転写法
を用いても、上記の実施例と同様の効果を得ることがで
きる。

さらに、本発明は、上記実施例のような複写機ばかりで
なく、プリンタなどの画像記録装置、プリンタ・、複写
機兼用機、また転写工程を設けず感光体上のトナー画像
を直接見るデイスプレィ装置に応用しても、十分効果を
得ることができる。

第７図は本発明をプリンタ・複写機兼用機に実施した例
を示す図であり、第４図に示す複写機の例と異なる点に
ついて説明する。まず、本実施例では、電源切換スイッ
チ５０を設け、電源４８または電源１７でそれぞれ異な
るスリーブ電圧を印加する。

電源４８はプリンタとして使用する場合に接続され、そ
の電圧はＯ〜＋１００Ｖ程度が適当である。また、電源
１７は複写機として使用する場合に接続され、その電圧
は＋５０Ｖ〜＋５ｏｏｖが適当である。

また、感光体フィルム２１を挟んで磁気ブラシ現像機２
と対向する位置に、プリンタとして使用する場合に用い
られる画像露光手段を設けている。

この画像露光手段は、ＬＥＤアレイとセルフォックレン
ズアレイから成るＬＥＤアレイ光学系５１である。この
ＬＥＤアレイ光学系５１は、図に矢印で示すように、上
下する機構が設けられており、プリンタとして使用する
場合には、図の破線の位置に配置され、複写機として使
用する場合には、実線の位置に配置され、複写原稿３０
の反射光を遮らないようにする。

さらに電源切換スイッチ４３を設け、電源６１または電
源６２でそれぞれ異なる転写電圧を印加する。

電源６１はプリンタとして使用する場合に接続され、そ
の電圧は＋２００ｖ〜＋６００ｖ程度が適当である。ま
た、電源６２は複写機として使用する場合に接続され、
その電圧は一２００Ｖ〜−６００ｖが適当である。

第８図に本実施例における画像記録装置の制御系を示す
。本画像記録装置の種々の機構は、例えば光学系切換機
構７１、スリーブ電圧切換機構７２、転写電圧切換機構
７３、怒光体移動機構７４、現像機駆動機構７５、原稿
台移動機構７６、ＬＥＤ光学系点灯回路７７、除電ラン
プ点灯回路７８など、装置制御部７０で総て制御される
。特に、本発明の特徴である電子写真プリンタと複写機
の切り換えは、光学系切換機構７１、スリーブ電圧切換
機構７２、転写電圧切換機構７３を用いて、上記した何
れか一方に設定する。設定に際し装置制御部７０では、
操作パネル８０上のプリンタ・複写機切換ボタン８０ａ
によって、オペレーターが指示した機能の方に設定する
。

次にこの装置における画像記録手順を示す。まず、操作
パネル上のプリンタ・複写機切換ボタン８０ａによって
、プリンタまたは複写機の何れかに設定する。プリンタ
を選択した場合には、感光体フィルム２１を矢印方向に
搬送させ、現像機２のマグネットローラ２ａを回転させ
て現像剤５を矢印方向に搬送し、現像剤の溜りを作り、
かつ記録電極４およびスリーブ２ｂにそれぞれ電圧を印
加した状態で、ＬＥＤアレイ光学系５１によって所定の
画像露光を行なう。すると、ＣＧＬ２１Ｃではホトキャ
リアが発生し、その内圧孔がＣＴＬ２１ｄ内を感光体表
面近傍に移動して潜像電荷となる。以下、従来技術の項
で記した原理で、感光体フィルム２１の表面に、トナー
像３５が形成される。

複写機を選択した場合には、同様に感光体フィルム２１
を矢印方向に搬送させ、現像機２のマグネットローラ２
ａを回転させて現像剤５を矢印方向に搬送し現像剤の溜
りを作り、かつ記録電極４およびスリーブ２ｂにそれぞ
れ電圧を印加した状態で、上記した画像露光手段により
、感光体に複写原稿３０の反射光を照射する。すると、
ＣＧＬ２１Ｃではホトキャリアが発生し、その内圧孔が
ＣＴＬ２１ｄ内を感光体表面近傍に移動して潜像電荷と
なる。以下、従来技術の項で記した原理で、感光体フィ
ルム２１の表面に、トナー像３５が形成される。

次にトナー像３５は、所定の転写電圧が印加されている
転写ローラ３７を用いて記録紙３６に静電転写される。

転写されたトナー像３９は、定着機４０で記録紙３６に
定着され、半永久的な記録画像４１が得られる。

一方、転写後感光体フィルム２１上に残った残留トナー
像４２は、除電光源４３を用いて除電される。

除電されたトナー像４４は、現像機２の磁力、現像剤５
のかき取り及びスリーブ２ｂの印加電圧による静電力に
よって回収され、再使用される。次の画像形成は、残留
トナー像４４の回収と同時に行なわれる。このように残
留トナー像４４の回収と次の画像形成を同時に行なうこ
とは、感光体フィルム２１を挟んで画像露光手段と現像
機２が対向する位置にあるため、なんの支障もない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、従来のプリンタ等のよう
に画像光が照射された部分にトナー像を形成するのでな
（、画像光が照射されない部分にトナー像を形成できる
ため、複写機への適応が容易になった。特に、人体に有
害なオゾンを発生せず、また数ｋＶという高電圧を必要
とするコロナ放電器を使用せず、カールソンプロセスに
比ベニ程数も少なく簡潔な記録プロセスで実現できるた
め、小型の複写機を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による画像形成法の基本原理を説明する
図、第２図は作用を説明する図、第３図は画像濃度特性
を示す図、第４図は本発明方法の実施例を示す側面図、
第５図は感光体フィルムの実施例、第６図は現像機の実
施例、第７図は他の実施例の構成を示す図、第８図は制
御系を示す図、第９図は従来の画像形成方法を示す側面
図である。 図において、■は感光体、１ａは透明基体、１ｂは透明
または半透明の導電層、１ｃは光導電層、２は磁気ブラ
シ現像機、４は記録電極、５は現像剤、６は第一の電圧
印加手段、８は画像露光手段、１１は現像剤溜まり部、
１２は第二の電圧印加手段、１４は静電潜像、１５はト
ナー像、２１は感光体フィルムをそれぞれ示す。 特許出願人　　　　　富士通株式会社 復代理人　弁理士　　福　島　康　文 本発明の基本原理 第１図 露克 イ乍　用　説　日月　図 第２図 ０：画像部 ・：非画像部 第二愛機バイアスによる現像濃度の変化第３図 本発明の実施例 第４図 危遊体フィルムの断面図 第５図 夏像微ＪＬ斜ｔｉｌｌ 第６図 水分日月のイ也の′火施例 第７図 第８図 １む淋 従来の画像形成方法 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 透明基体（１ａ）、透明または半透明の導電層（１ｂ）
   及び光導電層（１ｃ）を積層して成る感光体（１）と、
   該感光体（１）の光導電層（１ｃ）側に配置され、導電
   性の現像剤（５）を充填した磁気ブラシ現像機（２）と
   、該磁気ブラシ現像機のスリーブ（２ｂ）上にスリーブ
   と絶縁して設けた記録電極（４）と、 該記録電極（４）と接近しかつ前記感光体（１）の移動
   方向下流に設けた現像剤（５）の溜り（１１）と、前記
   記録電極（４）に電圧を印加する第一の電圧印加手段（
   ６）と、 前記スリーブ（２ｂ）に電圧を印加する、第一の電圧印
   加手段（６）とは逆極性の第二の電圧印加手段（１２）
   と、 前記感光体（１）を挟んで前記記録電極（４）と対向す
   る位置に設けられ、画像露光を行なう画像露光手段（８
   ）とをそれぞれ有し、 前記記録電極（４）部において、前記感光体（１）の導
   電層（１ｂ）側から画像露光手段（８）を用いて感光体
   （１）を画像露光して、記録電極（４）に印加されてい
   る第一の電圧印加手段（６）とは逆極性の静電潜像（１
   ４）を形成すると同時に、現像剤（５）による現像を行
   い、次いで、前記現像剤溜まり部（１１）において、前
   記スリーブ（２ｂ）に印加される第二の電圧印加手段（
   １２）により、感光体（１）上に付着したトナーに再電
   荷注入してトナー電荷の極性を反対にし、かつ背景部の
   トナー電荷と静電潜像（１４）とを静電的に反発させる
   に充分な電圧を印加し、背景部トナーを現像機（２）に
   回収させることによって、 前記感光体（１４）の画像露光しない部分にトナー（１
   ５）を付着させることを特徴とする画像形成法。