JPH0521085Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、電子写真技術を応用した複写機、プ
リンタ等の画像形成装置に関し、特にそのトナー
濃度の制御に関するものである。

〔従来技術及びその問題点〕

従来、電子写真技術を応用した画像形成装置に
おいて静電潜像を現像する方法として磁性トナー
のみからなる所謂一成分磁性トナー現像法が知ら
れている。これは導電性かつ非磁性の現像スリー
ブ内に設けられた磁石の磁力により導電性の磁性
のトナーを前記スリーブ上に保持しスリーブと磁
石との相対運動により磁性トナーを静電潜像上に
運び、この状態において静電潜像担持体の導電性
裏打ち部材と前記スリーブ及び磁性トナーとの間
に導電路を形成させて、磁性トナーに潜像とは逆
極性の電荷を誘導させ現像するという方法であ
る。

この現像法に用いられる導電性磁性トナーは、
トナー粒子の表面をその核部分より電気的に導電
性としたものである。しかしながら、このような
導電性磁性トナーを用いて現像したトナー画像
は、他の記録体上へ静電的に転写するということ
が困難であるという欠点があつた。

これを改良する目的で磁性トナーの電気抵抗を
高くすることも提案されているが、この場合、逆
に現像性を損なうことになり、現像性及び転写性
の両特性を満足させる現像剤は未だ開発されてい
なかつた。

そこで、上記問題点を改良するため現像性及び
転写性の優れた現像剤として、磁性微粉末を分散
含有する高電気抵抗磁性トナーと、導電性磁性粒
子との混合物からなる静電潜像用現像剤が提案さ
れている。

このような、混合現像剤は、トナーより磁性粒
子の電気抵抗が低いので、電極効果を持たらし、
所謂エツジ効果を低減させる。又、適宜な撹拌に
よりトナーとの摩擦帯電が行われトナーに安定し
た電荷が与えられる。さらに、現像スリーブの現
像主極位置における現像穂立ちを良好にすること
ができ、穂立ち高さ規制部へのトナー詰まりを解
消し、安定したトナー層を形成させる等の効果が
ある。

このような磁性粒子と磁性トナーの混合物であ
る現像剤を用いて画像形成を行つた場合のトナー
の濃度（以下すべて重量パーセント）と、画像の
関係を第６図のグラフに示す（ただし、グラフの
たて軸に示す目盛はマクベス社製の反射濃度計に
より測定した値を示している）。同図において、
トナー濃度が90％を越えるＢ領域では、画像濃度
（５mm角の黒ベタ部の濃度）は低下し、白地濃度
が高く良好な画像を得ることができない。また、
トナー濃度が60％未満のＣ領域では、画像濃度と
白地濃度は十分だが、画像のかすれやライン画像
の濃度低下が発生し、良好な画像は得られない。
さらに、極端にトナー濃度が低下した場合、磁性
トナーのみならず磁性粒子が感光体ドラムに付着
し、この磁性粒子が転写紙に転写され、磁性粒子
の付着した紙が定着ロールを通過すると、定着ロ
ールの表面を傷つけてしまい、定着ロールの寿命
を短くしてしまうという欠点が存在した。

従つて、このような現像剤はトナー濃度が90％
から60％の領域であるＡ領域で使用する必要があ
る。そこで、このような混合現像剤を現像器に投
入し、現像を開始すると、トナー濃度60％以下と
なるまで良好な画像を得ることができる。

そして、トナー濃度が低下したら現像器に磁性
トナーのみを補充して現像を再開することは可能
である。しかし、この補充は何回も繰り返すこと
は出来ない。なぜならば、磁性粒子は消費されな
いものの使用するに従つて、徐々に劣化し当初よ
りも性能が低下していくからである。従つて、現
像剤の交換作業というメンテナンスが必要とな
り、これはユーザーが行うことは出来ず専門の技
術者を必要とした。

また、上述のトナーの補充を行うことなく、現
像を続けると上述の如く磁性粒子の付着により、
定着ロールの寿命を短くしてしまうという欠点が
存在した。

〔考案の目的〕

本考案は、上記従来の欠点に鑑み、現像剤中の
トナーの消費と並行して磁性粒子も消費し、現像
剤中の磁性粒子含有濃度を一定範囲内に維持する
ことの可能な画像形成装置を簡易な構成で安価に
提供することを目的とする。

〔考案の要点〕

本考案は、上記目的を達成するために、周面が
光導電性領域と、非光導電性且つ絶縁性の材料か
らなる非光導電性領域とに区分けされた像担持体
と、該像担持体周面を所定極性の高電位に均一に
帯電させる帯電器と、前記均一に帯電された像担
持体の光導電性領域に像露光して、前記高電位よ
りも低電位の低電位部と、該低電位と前記高電位
との間の電位の中電位部からなる静電潜像を形成
する静電潜像形成手段と、前記所定極性に帯電す
る高抵抗磁性トナー及び該高抵抗磁性トナーより
も抵抵抗且つ前記所定極性と逆極性に帯電する磁
性粒子とを含む現像剤にて前記像担持体周面を摺
擦する現像器と、該現像器に前記所定極性の中電
位部の電位と略等しいバイアス電圧を印加して、
前記現像器により前記静電潜像の低電位部に前記
高抵抗磁性トナーを付着させてトナー現像させ、
前記均一帯電後に電位減衰せずに高電位が残存す
る部位である前記非光導電性領域に前記磁性粒子
を付着させるバイアス電圧印加手段と、現像され
たトナー像を転写材上に転写する転写器と、前記
高電位が残存する部位である前記非光導電性領域
に付着する前記磁性粒子を前記像担持体周面から
除去回収するクリーニング手段とを有し、前記現
像剤中の前記磁性粒子を前記像担持体の非光導電
性領域を介して前記現像器から前記クリーニング
手段に移動させるべく構成したことを特徴とす
る。

〔考案の実施例〕

以下、本考案の一実施例を図面を参照しながら
詳述する。

第１図は、本考案の一実施例を示す画像形成装
置としての液晶プリンタの概略構成図、第２図
は、本考案の一実施例を示す像担持体の概略構成
図である。第１図において、液晶プリンタは、ベ
ルト状の像担持体１と、その周面に配置された前
記像担持体１をコロナ放電等により帯電する帯電
器２と、均一に帯電された像担持体１上に記録情
報に対応した露光を行い静電潜像を形成する液晶
ヘツド３と、形成された静電潜像をトナーで現像
する現像器４と、該現像器４で顕像化されたトナ
ー像を図外の給紙機構で搬送されてきた転写材５
上に転写する転写器６と、像担持体１表面の未転
写トナーを除去するクリーナ７と、前記転写器６
でトナー像の転写された転写材５を加熱挟持して
トナー粒子を溶解定着する定着器８等から構成さ
れている。

像担持体１は、第２図に示すように光導電性領
域１ａと非光導電性領域１ｂとに区分けされたベ
ルト形状とされ、矢印方向に回転する複数の搬送
ロール１３に架設されている。光導電性領域１ａ
は、ベルト状にする上で可撓性に優れた有機光導
電材料（OPC）が好ましく、非光導電性領域１
ｂとしては、ポリエチレンテレフタレート等の非
光導電性且つ高絶縁性の可撓性に優れた樹脂材料
が好適に使用される。なお、各々の領域を形成す
るに際し、予めベルト状の導電性支持部材を設
け、当該導電性支持部材上に光導電性及び非光導
電性材料を塗布して形成しても良い。光導電性領
域１ａの移動方向の寸法は、装置に適用される最
大寸法の転写材５よりも長く設定される。また、
非導電性領域１ｂの移動方向の寸法及び厚さは、
使用される材料の帯電誘電率、使用される現像剤
中の消費すべき磁性粒子の量等によつて適宜に決
定される。

帯電器２は、制御電極２ａを備えたスコロトロ
ン方式の帯電器で、制御電極２ａに接続された不
図示のバリスタにより前記像担持体１を均一に帯
電する。詳しくは後述するが、本実施例では帯電
器２により、像担持体１上の初期電位V_s＝略−
650Vに帯電される構成となつている。そして、
初期電位V_s＝−650Vに帯電された光導電性領域
１ａが液晶ヘツド３の配設位置を通過する間に画
像露光が行われる。

液晶ヘツド３は、光源である高輝度のハロゲン
ランプ３ａと、ゲスト・ホスト型液晶を用いた多
数のマイクロシヤツタから成る液晶シヤツタ３ｂ
と、等倍結像を行う結像レンズ〔セルフオツク・
レンズ・アレイ（商品名）〕３ｄと、ハロゲンラ
ンプ３ａから発生した熱を液晶シヤツタ３ｂに伝
達せず、光のみを伝達する透明なアクリルより成
る光ガイド３ｃ等から構成されており、外部の記
録信号に応じて液晶シヤツタ３ｂを開閉する。

そして、帯電器２による像担持体１表面の帯電
後、上述のように液晶ヘツド３により記録すべき
画像に対応したネガ露光を行い、像担持体１の光
導電性領域１ａに静電潜像を形成する。ここで、
ネガ露光とは最終的に黒く残したい部位に光を照
射して電位を低下させることをいう。つまり、文
字画像を印字する場合は、文字部にのみ光を照射
し、地（バツクグラウンド）の部分には光を照射
しないことをいう。ここで、本実施例における液
晶シヤツタ３ｂは、ゲスト・ホスト型液晶を用い
ているので、シヤツタを閉としても多少の光はシ
ヤツタを通過してしまう。

従つて、画像形成領域である光導電性領域１ａ
の表面電位は、初期電位V_s＝−650Vから開状態
の液晶シヤツタ３ｂを通過した光が照射されると
V₂＝略−20Vとなり、閉状態の液晶シヤツタ３
ｂを通過した光が照射されると、V₁＝−380Vと
なる。一方、非画像領域である非光導電性領域１
ｂは、光が照射されても電位減衰せず初期電位
V_s＝−650Vのままである。

つまり、像担持体１は、その表面電位が画像形
成領域では、記録信号に従つて上述のマイクロシ
ヤツタが個々に開閉することによる−380Vある
いは−20Vの電位分布となり、非画像領域では高
電位部−650Vとなつて、次のプロセスすなわち
現像部に向かうこととなる。

現像器４は、像担持体１の光導電性領域１ａ上
に形成された静電潜像の低電位部（V₂＝−20V）
にトナー粒子を付着させるいわゆる反転現像方式
の現像器を用いており、転写器６は、正極性のコ
ロナ放電を行う放電器である。

第３図は本考案の液晶プリンタに使用される現
像器４の構成図である。同図において現像器４
は、現像ホツパ４ａ内に設けられた現像スリーブ
９、撹拌部材１０等からなり、現像剤１１を収容
している。現像スリーブ９はアルミニウム等の非
磁性金属パイプよりなり、ラバーマグネツトより
なるマグネツトロール９ａの周囲を回転可能に支
持されている。また現像スリーブ９は−350Vの
直流電源であるバイアス電源１２に接続されてい
る。現像剤１１は、高抵抗の磁性トナーと磁性粒
子との混合物であり、磁性トナーはマグネタイト
等の磁性体微粉末（重量比50％）と染料と樹脂成
分とを含有し、10¹⁵Ωcm程度の高抵抗であり、撹
拌部材１０で撹拌することにより磁性粒子と摩擦
されてマイナスに帯電する帯電特性を有し、その
粒径は10〜13ミクロン程度である。

一方、磁性粒子は前記磁性トナーとほぼ同粒径
（磁性トナーの粒径の50％乃至150％の粒径）のフ
エライトもしくはマグネタイトであり、その抵抗
値は10⁸〜10⁹Ωcm程度である。このような現像器
４においては、マグネツトロール９ａの磁力によ
り現像スリーブ９の周囲に現像剤１１の穂を形成
し、現像スリーブ９の回転によりこの穂を上述の
静電潜像に摺擦させて現像を行う。この時、現像
スリーブ９の電位は上述のバイアス電源１２によ
り−350Vに保たれており、また磁性トナーはマ
イナスに帯電している。従つて、−350Vを基準と
してプラス側に大きく（＋330V程度）偏倚して
いる−20Vの低電位部に磁性トナーが付着し、マ
イナス側にわずかに（−30V程度）偏倚している
−380Vの中電位部には磁性トナーも磁性粒子も
付着しない。

第４図は以上の様な動作により形成された像担
持体１上の静電潜像及びトナー像の模式図であ
る。

同図において画像領域ではマイクロシヤツタの
開閉により中電位部（−380V）と低電位部（−
20V）よりなる静電潜像が形成され、上述の様に
この静電潜像の低電位部に高抵抗の磁性トナー
（同図中Θで示している）が付着してトナー像を
形成している。また、非画像領域つまり非導電性
領域１ｂでは、電位減衰せず高電位（−650V）
がそのまま残存している。この帯電電位（−
650V）はバイアス電圧（−350V）に対して大き
く（−300V）マイナス側に偏倚しているので、
この部分にはプラスに帯電した磁性粒子（同図中
で示している）が付着している。そして、非光
導電性領域１ｂに付着した磁性粒子は、クリーナ
７により像担持体１表面より除去される。

従つて、プリント動作により磁性トナーが画像
領域に付着して消費されるのに伴い、磁性粒子が
画像領域外の所定部分即ち、非光導電性領域１ｂ
で消費される。

そこで、この非光導電性領域１ｂの移動方法の
寸法、厚さ、誘導率を適宜設定すれば１枚プリン
ト毎に所望量の磁性粒子が消費されることにな
り、この消費量を１枚プリントにおける平均的な
トナー消費量に適応させれば現像剤１１のトナー
濃度を現像剤１１の消費にかかわらずほぼ一定に
保つことが出来る。

第５図ａ，ｂは、プリント枚数とトナー濃度の
推移を本考案の実施例と従来例との比較で示すも
のである。ここで、第５図ａは、プリント枚数
０、500、1000、1500、2000枚時におけるトナー
濃度を重量パーセントで示す図表であり、第５図
ｂは、それぞれをグラフ化したものである。同図
から明らかな如く、０〜1000枚迄は、双方ともそ
れほど差は生じないが、1500枚でトナー濃度の差
が大きくなり、従来例では、2000枚までに適正濃
度範囲を逸脱してしまう。

これに対して、本実施例の画像形成装置では、
良好画像を得ることの出来る適正濃度範囲内にあ
り、プリントを継続することが出来る。

さらに本実施例の現像器は2000枚を越えてプリ
ントを行うと現像剤の絶対量が不足して現像不能
となるが、この際には当初収容されていた現像剤
と同様の現像剤を補充（ユーザーでも可能）する
ことにより再度現像を行うことが可能となる。

なお、本実施例において像担持体１としてベル
ト状のものを示したが円筒状の像担持体で構成し
てもよいことは勿論である。また、像担持体を帯
電するのに制御電極２ａを用いる例で説明した
が、制御電極２ａを用いない構成としても良い。

〔考案の効果〕

以上、詳細に説明したように本考案の画像形成
装置によれば、像担持体に画像形成領域に対応し
た光導電性領域と、非画像領域に対応した非光導
電性領域とを設けたから、現像剤中の磁性粒子が
非光導電性領域に吸着され消費され、従つて、現
像剤中のトナー濃度が自動的に所定範囲に維持さ
れるので、長期に亘り良好な画像を得ることがで
きるとともに、磁性粒子が用紙に付着することも
ない。また、現像剤の量が現像する毎に磁性トナ
ーと磁性粒子の混合物である現像剤を単に補充し
て行くだけで継続使用できるので寿命に達した現
像剤を交換する作業が必要なく、メンテナンスの
簡易化を図ることが出来る。さらに、濃度制御の
為の濃度検出手段、像担持体上へ磁性粒子を吸着
させるための特別な制御手段を設ける必要がない
ので安価に提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例を示す画像形成装
置としての液晶プリンタの概略構成図、第２図
は、本考案の一実施例を示す像担持体の概略構成
図、第３図は、本考案の液晶プリンタに使用する
現像器の構成図、第４図は、感光体ドラム上の表
面電位等を示す模式図、第５図ａ，ｂは、プリン
ト枚数とトナー濃度の関係を示す図、第６図は、
トナー濃度と画像濃度との関係を示すグラフであ
る。 １……像担持体、１ａ……光導電性領域、１ｂ
……非光導電性領域、２……帯電器、２ａ……制
御電極、３……液晶ヘツド、４……現像器、５…
…転写材、６……転写器、７……クリーナ、８…
…定着器、９……現像スリーブ、１１……現像
剤、１２……バイアス電源、１３……搬送ロー
ル。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 周面が光導電性領域と、非光導電性且つ絶縁性
   の材料からなる非光導電性領域とに区分けされた
   像担持体と、 該像担持体周面を所定極性の高電位に均一に帯
   電させる帯電器と、 前記均一に帯電された像担持体の光導電性領域
   に像露光して、前記高電位よりも低電位の低電位
   部と、該低電位と前記高電位との間の電位の中電
   位部からなる静電潜像を形成する静電潜像形成手
   段と、 前記所定極性に帯電する高抵抗磁性トナー及び
   該高抵抗磁性トナーよりも低抵抗且つ前記所定極
   性と逆極性に帯電する磁性粒子とを含む現像剤に
   て前記像担持体周面を摺擦する現像器と、 該現像器に前記所定極性の中電位部の電位と略
   等しいバイアス電圧を印加して、前記現像器によ
   り前記静電潜像の低電位部に前記高抵抗磁性トナ
   ーを付着させてトナー現像させ、前記均一帯電後
   に電位減衰せずに高電位が残存する部位である前
   記非光導電性領域に前記磁性粒子を付着させるバ
   イアス電圧印加手段と、 現像されたトナー像を転写材上に転写する転写
   器と、 前記高電位が残存する部位である前記非光導電
   性領域に付着する前記磁性粒子を前記像担持体周
   面から除去回収するクリーニング手段とを有し、 前記現像剤中の前記磁性粒子を前記像担持体の
   非光導電性領域を介して前記現像器から前記クリ
   ーニング手段に移動させるべく構成したことを特
   徴とする画像形成装置。