JPH05142898A - 像形成方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コロナ放電器を用いないプロセスにより、高
品質の画像形成を実現する。 【構成】 透明で導電性を有する支持体上に光導電層を
設けた感光体１表面に、直流に交流を重畳したバイアス
電圧を印加した現像ロール７上に保持された導電性磁性
トナーを接触させると共にこれとほぼ同時に感光体の支
持体側から露光を行なうことにより感光体１上にトナー
像を形成し、このトナー像を記録材上に転写することに
より、画像形成を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トナーを用いて画像を
形成する像形成方法及び装置に関し、特に画像の鮮明度
に優れ、地かぶりのない画像を形成することができる像
形成方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の像形成装置は、回動する感光体の
回りにコロナ帯電器、光書き込みヘッド、現像器、コロ
ナ転写器、クリーナをこの順に配置し、感光体をコロナ
帯電器によって一様に帯電させ、光書き込みヘッドによ
り像露光を行なって感光体上に静電潜像を形成した後、
この静電潜像に現像器によりトナーを付着させてトナー
像を形成し、このトナー像をコロナ転写器により記録紙
上に転写し、定着することによって所望の画像形成を行
なうものであり、感光体上の残留トナーはクリーナによ
り除去され、感光体は繰り返しの使用に供される。

【０００３】しかしながら、このような像形成装置では
感光体を帯電させるため及び感光体上のトナー像を用紙
上に転写するためにコロナ帯電器を使用しているので、
高圧電源が必要になるとともにコロナ放電により人体に
有害なオゾンが発生する。そのためこのオゾンを除去す
るためのフィルタやファンが必要となり装置が全体とし
て複雑かつ大型化し、またコスト高となる。

【０００４】そのため、このような問題を解決し、装置
の小型かと低コスト化を実現するものとして、特開昭58
-98746号公報あるいは特開昭58-153957 号公報には、現
像と電光とをほぼ同時に行なうことにより感光体上に可
視像を形成するプロセスを用いた像形成装置が開示され
ている。

【０００５】このプロセスは、透明で導電性を有する支
持体上に光導電層を設けた感光体を用い、感光体の内側
にＬＥＤアレイ等の光書き込みヘッドを配置すると共に
この光書き込みヘッドと感光体を挟んで対向する位置に
直流バイアス電圧を印加した現像ロールを備えた現像器
を配置し、光書き込みヘッドによる感光体上への画像情
報の書き込みと現像器によるトナーの画像領域への付着
とを同時に行なって感光体上に可視像を形成するもので
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする問題点】ところが上記した現
像と露光とをほぼ同時に行なうプロセスにより像形成を
行なうと、感光体表面の帯電状態が不均一であることに
起因して、感光体上の非画像部にもトナーが付着してし
まう、いわゆる地かぶりが発生し易く、使用する環境に
よっては鮮明な画像が得られないという問題があった。

【０００７】本発明は、このような問題点に着目してな
されたものであり、コロナ放電器を用いないプロセスを
用いても地かぶりのない鮮明な画像を形成することがで
きる像形成方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の像形成方法は、感光体上に形成したトナ
ー像を記録材上に転写することにより像形成を行なう像
形成方法において、透明で少なくともその表面が導電性
を有する支持体上に光導電層を設けた感光体表面に、直
流に交流を重畳したバイアス電圧を印加された現像ロー
ル上に保持された導電性磁性トナーを接触させる工程
と、前記感光体の支持体側から露光を行なう工程とをほ
ぼ同時に行なって、前記感光体上にトナー像を形成する
ことを特徴とする。

【０００９】また、本発明の像形成装置は、感光体上に
形成したトナー像を記録材上に転写することにより像形
成を行なう像形成装置において、透明で少なくともその
表面が導電性を有する支持体上に光導電層を設けた感光
体と、前記光導電層に近接配置される導電性スリーブお
よびその内部に配設された磁石を有する現像ロールと、
この現像ロール上に保持される導電性磁性トナーと、前
記感光体を挟んで前記現像ロールと対向する位置に配置
され、前記感光体の支持体側はら露光を行なう露光手段
と、前記支持体と前記現像ロールの間に、直流に交流を
重畳したバイアス電圧を印加する手段とを備え、前記感
光体表面への前記導電性磁性トナーの接触と、感光体の
支持体側からの露光とをほぼ同時に行なってトナー像を
形成することを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の像形成方法及び装置によれば、まず感
光体は、感光体と現像ロールとの間に形成されているト
ナー接触領域において、直流に交流を重畳したバイアス
電圧を印加された現像ロール上に保持、形成されている
導電性磁性トナーによる磁気ブラシと接触することによ
り帯電される。

【００１１】次に前記接触領域内において感光体の支持
体側から露光手段により露光が行なわれ、露光された場
所が前記磁気ブラシと接触することにより現像される。

【００１２】本発明においては、バイアス電圧として直
流に交流を重畳したものを印加するようにしたので、ト
ナー接触領域におけるトナーは、交流成分の働きにより
トナー自身を中心にした振動や回転が生じることにより
その動きが活発化して、その結果感光体表面との接触回
数が増大する。そのため、感光体表面はむらなく均一に
帯電されることになる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１４】図１は、本発明の一実施例としての像形成
装置の概要を示す概略構成図であり、図２および図３は
本発明の像形成方法を説明するための説明図である。

【００１５】本実施例においては、感光体としてベルト
状のいわゆる感光ベルトを用いた例を示している。図１
において、感光ベルト１は一対のローラ２ａ及び２ｂの
間に張設されており、この感光ベルト１の内側には、感
光ベルト１の支持体側から光照射を行なえるようにＬＥ
Ｄアレイ等からなる光書き込みヘッド３が配置されてい
る。一方、感光ベルト３の外側には現像器４が配置され
ており、この現像器４は導電性スリーブ５及びその内部
にマグネットロール６を有する現像ロール７を備え、こ
の現像ロール７と感光体１との間には直流に交流を重畳
したバイアス電圧が印加されている。現像器４内には、
導電性磁性トナー８（抵抗率１０³ Ωｃｍ程度）が収容
されており、その一部は前記現像ロール７に保持される
と共に前記現像器４内に設けられたドクターブレード１
０にその層厚を規制されて前記感光体１との間で感光体
１の表面に接触してトナー接触領域９を形成している。
また、図中１１は記録媒体としての用紙を収容する給紙
トレイであり、用紙は給紙ローラ１２によりピックアッ
プされ、搬送ローラ１３ａ，１３ｂにより転写位置へ搬
送され、ここで前記した現像ロール７と感光体１との間
に印加されたバイアス電圧とは逆極性のバイアス電圧を
印加された転写ローラ１４により、感光体１上に形成さ
れたトナー像が用紙上に転写される。

【００１６】次に、本発明の像形成方法を図２を用いて
詳細に説明する。

【００１７】図２において、透明な支持体１５上に透明
導電層１６及び光導電層１７を積層した感光体１は図中
矢印Ａ方向に移送される。感光体１の光導電層１７と対
向する側に配置された現像器４には、導電性スリーブ５
及びその内部にマグネットロール６を有する現像ロール
７が設けられており、マグネットロール６は静止してい
るのに対して導電性スリーブ５は図中矢印Ｂ方向に回転
している。なお、このマグネットロール６は導電性スリ
ーブ５に対して相対速度をもって回転するように構成し
てもよい。現像器４の内部には、導電性磁性トナー８が
収容されている。この導電性磁性トナー８としては抵抗
率が１０³ 〜１０⁸ Ωｃｍ、磁性粉の含有量が３０〜６
０％（重量比）、平均粒径が５〜２０μｍのものが好適
に用いられる。

【００１８】この導電性磁性トナー８は、磁気力により
導電性スリーブ５上に保持され、スリーブの回転ととも
に現像器４内に設けられたドクターブレード１０にその
層厚を規制されることによりトナー層１８が形成され、
このトナー層１８は光導電層１７の表面と接触し、トナ
ー接触領域９を形成する。このトナー接触領域９は、こ
の領域内で感光体１の帯電、露光、現像及びクリーニン
グが行なわれるので所定の面積が必要となる。そのため
この面積を確保するためにドクターブレード１０と導電
性スリーブ５との間のギャップｄと、導電性スリーブ５
と感光体１表面との間のギャップＤとは、現像剤と感光
体１とが接触する領域において十分な大きさのトナー接
触領域９が形成されるように、 ｄ＞Ｄ の関係を満たすように設定されている。

【００１９】このトナー接触領域９において、トナー８
は図３に模式的に示したように磁気ブラシ１９を形成し
ている。導電性スリーブ５と透明導電層１６との間に
は、直流に交流を重畳したバイアス電圧が印加されてい
るため導電性スリーブ５から磁気ブラシ１９へは電荷注
入が行なわれることになりトナー層１８全体は導電性ス
リーブ５とほぼ同電位となっている。そのためトナー接
触領域９では感光体１の表面付近のトナーと透明導電層
１６との間に強い電界が形成され、光導電層１７は高抵
抗状態の半導体であるため現像剤から光導電層１７を通
して透明導電層１６へ充電電流が流れることになり、電
荷注入が行なわれる。この注入された電荷の一部は高導
電層内部のトラップに捕獲されてゆき、感光体１は帯電
される。

【００２０】ここで、導電性スリーブと感光体１の透明
導電層１６との間に印加されているバイアス電圧には直
流に交流が重畳されているので、導電性磁性トナー８
は、この交流成分の作用によりトナー自身を中心にした
振動や回転が生じ、その動きが活発となる。そのため感
光体表面とトナー粒子との接触回数は直流のみのバイア
ス電圧の場合と比べて著しく増大し、その結果感光体表
面の微視的な帯電電位の不均一性が改善され、感光体表
面は均一に帯電されることになる。

【００２１】上記の直流に重畳する交流の電圧は、トナ
ー粒子の動きを活発化させるという効果を得るためには
少なくとも直流の１０％の大きさが必要である。尚、本
発明における交流の電圧値は、交流の一周期における２
つのピーク（極大値及び極小値）間の差の絶対値を２で
割った値をもって定義するものとする。またその周波数
は、低すぎると感光体上に形成されたトナー像に濃淡む
らが発生し、また高すぎるとトナー粒子の動きが追従で
きなくなるという問題がある。したがって、これらの点
を考え合わせると、周波数としては５００〜２ｋＨｚの
範囲のものとすることが好ましい。

【００２２】感光体１がトナーの電位とほぼ同電位に帯
電されるとトナーと感光体間の電気的な引力が生じなく
なるため、感光体表面にトナーは付着しない。

【００２３】帯電された感光体１、光り書き込みヘッド
３と対向する位置において光照射されることにより光照
射された領域の電位が低下し、この部分に電気的な力が
生じてトナー８が付着する。

【００２４】なお、トナー接触領域９において帯電から
露光、現像に至るまでの間の感光体１の表面電位は図２
に示すように変化する。

【００２５】次に、感光体１上に現像されたトナー像
は、転写ローラ１４と対向する転写位置に移送され、用
紙などの記録媒体上に転写される。転写位置では、感光
体１上に付着したトナー２１は記録媒体と対向する位置
に配置され、トナー２１の対電極性とは逆極性の例えば
＋３００〜６００ｖの直流バイアス電圧が印加された転
写ローラ１４の電気力な力によって記録媒体上に転写さ
れる。

【００２６】トナー像を転写された記録媒体は、不図示
の定着器により定着されて完成された画像となる。

【００２７】また、転写の終了した感光体１は再び現像
ロール７と対向する位置まで移送されて、ここで帯電と
同時に感光体上のトナーの回収、いわゆるクリーニング
が行なわれる。現像器４内に回収されたトナー８は、再
び現像ロール７上に保持されて再利用される。

【００２８】次に、本発明の方法を用いて像形成を行な
った実施例を説明する。

【００２９】以下に述べる各実施例では、感光体として
有機光導電材料（ＯＰＣ）を塗布した感光ベルト、光書
き込みヘッドとしてＬＥＤヘッド、転写ローラとしてウ
レタン系のスポンジにカーボンを含浸させて１０⁵ Ωｃ
ｍ程度の導電性を持たせたものを備えた図１に示す像形
成装置を用い、以下に示すような各条件でトナー像の形
成及び用紙上への転写、定着を行なって画像形成を行な
った。

【００３０】（画像形成条件） 導電性スリーブとトクターブレードとの間のギャップ
ｄ：０．５ｍｍ 導電性スリーブと感光体表面との間のギャップＤ：０．
３ｍｍ 転写ロールのバイアス電圧：＋６００ｖ 転写ロールの圧接力：０．０５ｋｇ ｃｍ 感光体の移送速度：５０ｍｍ／ｓｅｃ 現像ロールの周速度：３００ｍｍ／ｓｅｃ マグネットロールの磁気力：９００ガウス 実施例１〜６ 現像ロールと感光体間に印加するバイアス電圧の直流を
−５００ｖ、これに重畳する交流の周波数を１ｋＨｚと
し、交流の電圧値を変化させて画像形成を行なった。得
られた画像の評価は目視により行ない、表１に示す結果
を得た。

【００３１】尚、比較のために直流のみのバイアス電圧
により得られた画像の評価を併記する。

【００３２】

【００３３】表１に示すように、実施例１のように交流
電圧の値が小さすぎるとトナーの動きを十分に活性化す
ることができないため非画像部に地かぶりが発生して、
比較例として示した直流のみのバイアス電圧を印加した
ものと同程度の品質の画像しか得られず、実施例２〜６
のような条件で画像形成を行なう事により良好な画像を
得ることができる。

【００３４】実施例７〜１３ 現像ロールと感光体間に印加するバイアス電圧の直流を
−５００ｖ、これに重畳する交流の電圧値を３００ｖと
し、交流の周波数を変化させて画像形成を行なった。得
られた画像の評価は目視により行ない、表２に示す結果
を得た。

【００３５】

【００３６】表２に示すように、実施例７あるいは８の
ように交流の周波数が小さすぎると感光体上に形成され
たトナー像に濃淡むらが発生して良好な画像が得られ
ず、また実施例１３のように周波数が高すぎるとトナー
粒子の動きが追及できなくなり交流を重畳した効果が十
分に現われなくなる。実施例９〜１２のような条件で画
像形成を行なう事により良好な画像を得ることができ
る。

【００３７】このように、本実施例によれば現像ロール
と感光体との間に直流に交流を重畳したバイアス電圧を
印加して像形成を行なう事によりコロナ放電器を用いな
いプロセスにおいても感光体表面の帯電を均一に行なう
ことが可能となり、地かぶりのない良好な画像を形成す
ることができる。

【００３８】上記実施例においては、感光体としてベル
ト上のいわゆる感光ベルトを用いた例により説明を行な
ったが、本発明においてはガラスあるいは透明なプラス
チック等によりドラム上の支持体を形成し、この支持体
上に光導電層を積層したいわゆる感光ドラムを用いるこ
とももちろん可能である。

【００３９】また、本発明に用いる透明支持体として
は、上述した実施例のような透明支持体上に導電層を形
成した構成のものの他に、支持体を構成する材料中に導
電性粒子を分散させるなどして透明支持体自身が導電性
を持つように構成し、これを用いるようにしてもよい。

【００４０】尚、本発明は上記した実施例に限定される
ものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればコ
ロナ放電器を用いないプロセスによっても地かぶりのな
い高品質の画像をすべての使用環境において実現するこ
とができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の像形成装置の一実施例を示す概略構成
図

【図２】本発明の像形成方法の原理を示す説明図

【図３】本発明の像形成方法の原理を示す説明図

【符号の説明】

１ 感光体 ２ａ ローラ ２ｂ ローラ ３ 光書き込みヘッド ４ 現像器 ５ 導電性スリーブ ６ マグネットロール ７ 現像ロール ８ トナー ９ トナー接触領域 １０ ドクターブレード １１ 給紙トレイ １２ 給紙ローラ １３ 搬送ローラ １４ 転写ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 眞司 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体上に形成したトナー像を記録材上
   に転写することにより像形成を行なう像形成方法におい
   て、 透明で少なくともその表面が導電性を有する支持体上に
   光導電層を設けた感光体表面に、直流に交流を重畳した
   バイアス電圧を印加された現像ロール上に保持された導
   電性磁性トナーを接触させる工程と、前記感光体の支持
   体側から露光を行なう工程とをほぼ同時に行なって、前
   記感光体上にトナー像を形成することを特徴とする像形
   成方法。
2. 【請求項２】 感光体上に形成したトナー像を記録材上
   に転写することにより像形成を行なう像形成装置におい
   て、 透明で少なくともその表面は導電性を有する支持体上に
   光導電層を設けた感光体と、前記光導電層に近接配置さ
   れる導電性スリーブおよびその内部に配設された磁石を
   有する現像ロールと、この現像ロール上に保持される導
   電性磁性トナーと、前記感光体を挟んで前記現像ロール
   と対向する位置に配置され、前記感光体の支持体側から
   露光を行なう露光手段と、前記支持体と前記現像ロール
   の間に、直流に交流を重畳したバイアス電圧を印加する
   手段とを備え、前記感光体表面への現像剤の接触と感光
   体の支持体側からの露光とをほぼ同時に行なってトナー
   像を形成することを特徴とする像形成装置。