JPH0561357A

JPH0561357A - 像形成装置

Info

Publication number: JPH0561357A
Application number: JP26222191A
Authority: JP
Inventors: Michiaki Sato; 道明佐藤; Toru Yamamura; 透山村; Yoichiro Goto; 後藤　　陽一郎; Toru Nose; 徹能瀬
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-10-12
Filing date: 1991-10-09
Publication date: 1993-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明の目的は、像濃度を大きくでき、地肌
かぶりの発生しない、像濃度を調整できる、新規な、電
荷注入式像形成装置を提供することである。【構成】本発明は、現像手段と光導電層との間に絶縁性
非磁性トナーの帯電極性と同極性の所定の現像バイアス
を印加する現像バイアス手段を具備する像形成装置であ
る。また本発明は、現像スリーブを駆動する駆動手段
と、駆動手段によって前記現像スリーブの回転数を制御
する制御手段とを具備する像形成装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は像形成装置に関する。
より特定的には、この発明は、コロナ放電に依らない帯
電，露光，現像，クリーニング等のプロセスを略同時に
行うことができる電子写真装置のような像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電子写真装置のような像形成装置
としてはコロナ放電を利用したものが広く知られてい
る。斯かる電子写真装置は、感光体の周囲にコロナ帯
電，現像，転写，除電，クリーニングなどを行わしめる
部品を配置しなければならず、構造が複雑になる難点が
あった。

【０００３】このような問題点に鑑み、近年コロナ放電
を用いない電子写真プロセス、すなわち内照式または電
荷注入式電子写真プロセスを用いた電子写真装置が提案
されている。たとえば、J.Appl.Phys.63.(11) ,1 June
1988の記事 “Photoreceptorcharging mechanism by co
nductive particle rubbing and application to anob
el electrophotographic printingtechnology” 参照。

【０００４】図７はこの提案された像形成装置の構成を
示す図解図である。感光体ドラム１０の外周上方に現像
装置１２を、また外周部下方に転写装置１４を配置する
とともに、感光体ドラム１０の内側にＬＥＤアレイヘッ
ド１６を配置して構成されている。今少し詳しく説明す
ると、感光体ドラム１０はガラス製の円筒状透明支持基
板１０ａの外周に透明電極１０ｂと光導電層１０ｃとを
積層して構成され、透明電極１０ｂと現像装置１２を構
成する磁極ローラ１８との間に２０Ｖ程度の電圧（Ｖ）
が現像バイアスとして印加されている。導電性磁性トナ
ー２２は磁極ローラ１８の外周に被せた現像スリーブ２
０周囲に吸着せしめられて所謂磁気ブラシが形成され、
光導電層１０ｃの外周面に臨んでいる。ここで、この導
電性磁性トナー２２を通して現像バイアスから光導電層
１０ｃへ電荷の注入が起こり、光導電層１０ｃは現像バ
イアスと略同電位に帯電する。

【０００５】一方、ＬＥＤアレイヘッド１６から投射さ
れた光像が円筒状透明支持基板１０ａの内側から光導電
層１０ｃに入射せしめられて光導電層１０ｃに静電潜像
が形成されると、磁気ブラシから光導電層１０ｂの表面
にトナー２２が吸着されてトナー像が形成され、転写装
置１４にて記録紙２４に転写される。そして、感光体ド
ラム１０表面の残留トナーが現像装置１２による掃き取
り力、および磁極ローラ１８の磁力によって除去され
る。したがって、感光体ドラム１０に対する帯電，露
光，現像，クリーニングが現像装置１２とＬＥＤアレイ
ヘッド１６とによって略同時的に行われることとなり、
像形成装置の構成および像形成プロセスが大幅に簡略化
される。

【０００６】上述のように導電性磁性トナーを用いる方
法では、直接転写式の場合、普通紙上に特殊コーティン
グを施した高抵抗記録紙が必要であり、普通紙が使用で
きない。また、間接転写式の場合、普通紙が使用できる
反面、感光体ドラム１０上のトナー像を転写ベルトのよ
うな中間転写媒体を介して普通紙へ転写しなければなら
ず、転写ベルトの冷却装置，残留トナーのクリーニング
装置，転写ベルトの蛇行防止装置等が必要となり、像形
成装置が大型化し駆動系が複雑となる。

【０００７】この対策として、近年にあっては、導電性
トナーと絶縁性トナーとを所定の割合で混在させた混合
トナーを用いる方法が提案されている（特開昭63-13595
6 号および特開昭63-135970 号公報参照）。

【０００８】特開昭63-135956 号公報には、光導電体層
を含む感光体を露光させると同時またはその直後に、こ
れにマイナスに帯電された導電性トナーを接触させ、こ
のトナーにクーロン力により吸着されているプラスに帯
電された絶縁性トナーを感光体表面に付着させ、それに
よって感光体上に導電性トナーと絶縁性トナーの混合ト
ナー像を形成させる方法が開示されている。また、特開
昭63-135970 号公報には、同様に絶縁性トナーと導電性
トナーとを混在させた混合トナーを用いるが、両トナー
共に磁性トナーを用いる方法が開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前者の方法で
は、絶縁性トナーの帯電極性と導電性トナーから電荷注
入された感光体の帯電極性とが反対になるから、像形成
時に感光体に形成される井戸型ポテンシャルの潜像によ
るクーロン力が絶縁性トナーに作用せず、逆に絶縁性ト
ナーが現像スリーブに吸着されて、感光体に対する絶縁
性トナーの付着量が極めて少なくなり、像濃度が小さ
い。また、反転現像の場合は、非画像部の表面電位と絶
縁性トナーの極性とが反対となるため、非画像部の表面
に絶縁性トナーが付着する、所謂かぶり現象が発生する
等の欠点があった。

【００１０】また、後者の方法では、現像スリーブ表面
に絶縁性磁性トナーおよび導電性磁性トナーが共に付着
することとなるため、感光体に対する円滑な導電路の形
成が難しく、感光体に注入される電荷が不足し、同様に
かぶり現象が発生する欠点があった。

【００１１】それゆえに、この発明の主たる目的は、新
規な、電荷注入式像形成装置を提供することである。

【００１２】この発明の他の目的は、像濃度を大きくで
きる、電荷注入式像形成装置を提供することである。

【００１３】この発明の他の目的は、地肌かぶりの発生
しない、電荷注入式像形成装置を提供することである。

【００１４】この発明の他の目的は、像濃度を調整でき
る、電荷注入式像形成装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、透光性基板と
その上に積層された光導電層とを含む感光体と、前記感
光体の前記光導電層表面近傍に設けられ、絶縁性非磁性
トナーと導電性磁性トナーとが混合された現像剤を貯留
する貯留手段と、前記感光体に対して相対的に変位して
前記感光体に前記貯留手段に貯留された前記現像剤を接
触させる現像手段と、前記現像手段によって前記現像剤
が接触される部分の前記感光体の光導電層に前記透光性
基板を通して露光光を照射する露光手段と、前記現像手
段と前記光導電層との間に前記絶縁性非磁性トナーの帯
電極性と同極性の所定の現像バイアスを印加する現像バ
イアス手段とを具備する像形成装置である。

【００１６】また本発明は、透光性基板とその上に積層
された光導電層とを含む感光体と、前記感光体の前記光
導電層表面近傍に設けられ、絶縁性トナーと導電性トナ
ーとが混合された現像剤を貯留する貯留手段と、周面に
磁界を発生する磁気ローラと、該磁気ローラの外周に回
転可能に装着された現像スリーブとからなり、前記感光
体に対して相対的に変位して前記感光体に前記貯留手段
に貯留された前記現像剤を接触させる現像手段と、前記
現像手段によって前記現像剤が接触される部分の前記感
光体の光導電層に前記透光性基板を通して露光光を照射
する露光手段と、前記現像スリーブを駆動する駆動手段
と、前記駆動手段によって前記現像スリーブの回転数を
制御する制御手段とを具備する像形成装置である。

【００１７】

【作用】感光体と現像スリーブとの間に絶縁性非磁性ト
ナーと同極性のバイアス電圧を印加することによって、
絶縁性非磁性トナーは、感光体表面における井戸型ポテ
ンシャルの低電位部分に、クーロン力および導電性磁性
トナーとの間に作用する局部的クーロン力によって感光
体面に移動し付着する。

【００１８】また、現像スリーブの回転数を変化するこ
とによって像濃度を調整する。即ち、現像スリーブの回
転数を大きくすると一定時間内に露光部を通過するトナ
ー量が多く、感光体上により多くのトナーが付着する。
従って、像濃度が大きくなる。逆に回転数を下げると、
感光体上に付着するトナー量が少なくなり、像濃度が低
下する。

【００１９】

【実施例】図１はこの発明に係る像形成装置における現
像装置と感光体との関係を示す図解図である。図７と同
様に、感光体１０は図２に示すように円筒状の透光性筒
体１０ａの外周に透明電極１０ｂおよび光導電体層１０
ｃを所定厚さに積層形成して構成されている。一方、現
像装置１２はトナーボックス２６の下端部の開口に、周
面にＳ極とＮ極とを交互に形成した磁気ローラ１８を配
置し、その外周に現像スリーブ２０が回転可能にかぶせ
られる。現像スリーブ２０にはバイアス電源２８によっ
てバイアス電圧（たとえば負）が印加される。

【００２０】現像剤は絶縁性非磁性トナー３０ａと導電
性磁性トナー３０ｂとを混在させた状態でトナーボック
ス２４内に収容されており、絶縁性非磁性トナー３０ａ
にはたとえば負の電荷が帯電せしめられる。したがっ
て、同じ負のバイアス電圧のもとでスリーブ２０を回転
させると、図２に示すように、磁気ローラ１８のＳ極お
よびＮ極に磁力吸引された導電性磁性トナー３０ｂが現
像スリーブ２０の回転に伴って移動する。また、この導
電性磁性トナー３０ｂとクーロン力にて結合されている
絶縁性非磁性トナー３０ａも同様に現像スリーブ２０と
共にトナーボックス２６から引き出されて、感光体１０
の表面と対向する側に向けて移動する。

【００２１】より詳しく説明すると、現像器の磁気ロー
ラ１８の周面にその周方向に交互に形成されているＮ
極，Ｓ極間の磁力線Ｆに沿って導電性磁性トナー３０ｂ
と、その表面にこれとの摩擦帯電により生じた部分的ク
ーロン力により付着した絶縁性非磁性トナー３０ａとの
現像剤の磁気ブラシ３２が形成される。

【００２２】磁気ブラシ３２には導電性磁性トナー３０
ｂによる導電路（●のトナーの連鎖）が形成されてお
り、感光体１０表面には磁気ブラシ３２と接触している
間に現像バイアス電圧と同電位になるまで電荷の注入が
行われる。これによって感光体１０の表面とスリーブ２
０とが同電位，同極性となり、導電性磁性トナー３０ｂ
に働くクーロン力はゼロとなり、導電性磁性トナー３０
ｂを感光体１０へ付着させる電気的な力は存在しない状
態となる。一方、絶縁性非磁性トナー３０ａは導電性磁
性トナー３０ｂとの間に強い局部クーロン力が作用して
いるため、絶縁性非磁性トナー３０ａの感光体１０側へ
移動する力も同様にゼロである。しかも、感光体１０の
帯電極性と絶縁性非磁性トナー３０ａの帯電極性とは同
じであるため、感光体１０の表面に対し反発する向きの
力が作用している。

【００２３】このような感光体１０の帯電状態下におい
て、感光体１０の内面側からＬＥＤアレイヘッド１６
（図１）を用いて露光を行った結果、露光した部分のみ
が感光体１０の表面電位がゼロとなって井戸型ポテンシ
ャルが形成される。したがって、導電性磁性トナー３０
ｂに対するクーロン力ゼロの関係が崩れ、導電性磁性ト
ナー３０ｂの感光体１０への最近接部を中心に過渡的電
荷注入による微弱なクーロン力が作用し、感光体１０面
の静電潜像へ導電性磁性トナー３０ｂが低電位で移動す
る。同時に、導電性トナー３０ｂとの間の局部クーロン
力により絶縁性非磁性トナー３０ａも移動し、感光体１
０面の静電潜像が現像される。この状態を図３に示す。
この図３からわかるように、感光体１０の表面には静電
潜像の井戸型ポテンシャルの低電位部分に導電性磁性ト
ナー３０ｂが静電的に付着し、またその周囲に絶縁性非
磁性トナー３０ａが静電吸着され、トナー像を形成して
いる。

【００２４】このトナー像を転写する場合、まず、図４
Ａに示すように、記録紙２４にコロナ放電または転写ロ
ーラ等の手段により絶縁性非磁性トナー３０ａの帯電極
性（負極）と反対の極性（正極）の電荷を付与して感光
体１０と対向させる。これによって、図４Ｂに示すよう
に、一部に導電性磁性トナー３０ｂを含むが、感光体１
０の絶縁性非磁性トナー３０ａが優先的に記録紙２４表
面に転写せしめられる。なお、導電性磁性トナー３０ｂ
は過渡的電荷注入による静電引力および絶縁性非磁性ト
ナー３０ａとの間の吸引力により転写される。

【００２５】図４Ｂに示すように、記録紙２４および感
光体１０の表面にはそれぞれ絶縁性非磁性トナー３０ａ
および導電性磁性トナー３０ｂが付着または残存する
が、記録紙２４表面においては導電性磁性トナー３０ｂ
に比較して絶縁性非磁性トナー３０ａの比率が高く、一
部導電性磁性トナー３０ｂも混入した状態となってい
る。したがって、このような導電性磁性トナー３０ｂに
若干の定着性を付与しておけば、定着時両トナー３０ａ
および３０ｂどうしの合体によって互いに半融合体し、
導電性磁性トナー３０ｂの定着不良等による悪影響が低
減され、定着後は見掛け上、絶縁性非磁性トナー３０ａ
による像が形成される。

【００２６】なお、転写終了後、転写されなかった感光
体１０表面の絶縁性非磁性トナー３０ａおよび導電性磁
性トナー３０ｂは次回の磁気ブラシ３２（図１または図
２）の通過中に、磁気吸引力および絶縁性非磁性トナー
３０ａ自身の残留電荷による力により、現像スリーブ２
０側に引き戻され、再び現像剤として機能する。

【００２７】なお、静電潜像の残留ポテンシャルは磁気
ブラシ３２の通過中に導電性磁性トナー３０ｂからの電
荷の注入により平滑化され、結果的に感光体１０に残留
している絶縁性非磁性トナー３０ａおよび導電性磁性ト
ナー３０ｂに対する感光体１０への付着力は弱められ、
現像装置１２への回収が促進される。

【００２８】実験では下表のような現像剤を用いた。

【００２９】

【表１】

【００３０】これらの現像剤を用いて図１に示すような
現像装置１２にて、磁気ローラ１８を固定し、感光体１
０に対する現像スリーブ２０の周速比を１：１〜２０と
し、現像バイアス電圧を−１０〜−５００Ｖに設定して
現像を行った。この結果、記録濃度は１．２以上を得
た。

【００３１】なお、従来この種の像形成装置において、
画像の濃度の調整は、現像バイアスを変化させることに
より行われている。しかしながら、先に挙げた特開昭63
-135956 号公開に示すように現像バイアスと絶縁性非磁
性トナーの帯電極性を逆にした場合、互いに吸引する力
が働いているので、現像バイアスと絶縁性非磁性トナー
との間の静電吸引力が強くなり、絶縁性非磁性トナー
が、現像スリーブ上に吸着する。導電性磁性トナーも、
現像スリーブ内の磁気ローラの磁力によって、現像スリ
ーブ上に吸着する。故に現像直後の記録濃度は極めて低
くなる。

【００３２】また、先に挙げた特開昭63-135970号公報
に提案されているように、絶縁性トナーと導電性トナー
を共に磁性トナーとして現像の実験を行ったところ、マ
クベス濃度計による記録濃度は０．８と低くなり、地か
ぶりが急激に上昇した。ただし、ここで使用したトナー
は負帯電絶縁性磁性トナーを一定の割合で混合したもの
であり、他の現像条件は同じである。

【００３３】したがって、電荷注入式の像形成装置にお
いて、現像バイアスで画像の濃淡を調整する場合、地か
ぶりや感光体への影響により、適切な像形成が行われな
かった。特に画像を濃くしたい場合、現像バイアスを高
くするわけであるが、そのときには、地かぶりが増加し
たり、感光体に悪影響を及ぼすという問題点があった。

【００３４】そこで、この発明の好ましい実施例では、
現像スリーブ２０の回転数によって像濃度を調整する。
図５に示すように、感光体１０の周速を一定とした場
合、現像スリーブ２０の回転数が大きくなるほど、像濃
度を大きくできる。即ち、感光体１０の周速より、現像
スリーブ２０の周速が速く、且つ現像スリーブ２０の回
転数が大きいとき、一定時間内に露光部を通過するトナ
ー量が多く、したがって感光体１０上により多くのトナ
ーが付着する。

【００３５】図６に示す実施例では、マイコン３４が、
像濃度設定キー３６の設定に基づいて図５を参考にし
て、モータドライバ３８すなわちスリーブモータ４０を
制御する。すなわち、像濃度設定キー３６によって設定
した像濃度が大きいとき、マイコン３４はスリーブモー
タ４０をより速く回転させ、設定した像濃度が小さいと
きスリーブモータ４０をより低速で回転させる。ただ
し、スリーブモータ４０としてメインモータ（図示せ
ず）が兼用されている場合には、マイコン４０は減速比
を変化するよう伝達機構を制御すればよい。

【００３６】この発明が詳細に説明され図示されたが、
それは単なる図解および一例として用いた物であり、限
定であると解されるべきではないことは明らかであり、
この発明の精神および範囲は請求項の文言によってのみ
解釈される。

【００３７】

【発明の効果】この発明によれば、絶縁性トナーをそれ
と導電性磁性トナーとの間のクーロン力および、絶縁性
トナーと感光体表面の井戸型ポテンシャルの電位差によ
り、低電圧で感光体表面に移動せしめることができるの
で、感光体表面には絶縁性非磁性トナーを主体とするト
ナー像を形成することができる。従って、記録紙として
普通紙を使用できる。

【００３８】この発明では、現像スリーブの回転数を変
化することによって像濃度を調整する。従って例えばマ
イクロコンピュータによって、濃度設定キーの設定濃度
に応じて現像スリーブの回転数を制御すれば、地肌かぶ
りなしに像濃度を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従った一実施例における感光体と現
像装置との関係を示す図解図である。

【図２】現像スリーブから感光体へのトナーの移動態様
を示す部分拡大図である。

【図３】感光体に形成されたトナー像を示す図解図であ
る。

【図４】感光体から記録紙への転写の態様を示す図解図
である。

【図５】現像スリーブの回転数と画像濃度との関係を示
すグラフである。

【図６】この発明の一実施例の要部を示すブロック図で
ある。

【図７】この発明の背景となる電荷注入式電子写真装置
の要部を示す図解図である。

【符号の説明】

１０感光体ドラム１０ａ円筒状透明支持基板１０ｂ透明電極１０ｃ光導電層１２現像装置１４転写装置１６ＬＥＤアレイヘッド１８磁極ローラ２０現像スリーブ２２導電性磁性トナー２４記録紙２６トナーボックス２８バイアス電源３０トナー３０ａ絶縁性非磁性トナー３０ｂ導電性磁性トナー３２磁気ブラシ３４マイコン３６像濃度設定キー３８モータドライバ４０スリーブモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者能瀬徹守口市京阪本通２丁目18番地三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性基板とその上に積層された光導電層
とを含む感光体と、前記感光体の前記光導電層表面近傍に設けられ、絶縁性
非磁性トナーと導電性磁性トナーとが混合された現像剤
を貯留する貯留手段と、前記感光体に対して相対的に変位して前記感光体に前記
貯留手段に貯留された前記現像剤を接触させる現像手段
と、前記現像手段によって前記現像剤が接触される部分の前
記感光体の光導電層に前記透光性基板を通して露光光を
照射する露光手段と、前記現像手段と前記光導電層との間に前記絶縁性非磁性
トナーの帯電極性と同極性の所定の現像バイアスを印加
する現像バイアス手段とを具備する像形成装置。
【請求項２】前記現像手段は磁気ローラと、それに回転可能にかぶせられた現像スリーブとを具備す
る請求項１記載の像形成装置。
【請求項３】像の濃度を設定する像濃度設定手段と、前記像濃度設定手段によって設定された像濃度に応じて
前記現像スリーブの回転数を制御する制御手段を具備す
る請求項２記載の像形成装置。
【請求項４】透光性基板とその上に積層された光導電層
とを含む感光体と、前記感光体の前記光導電層表面近傍に設けられ、絶縁性
トナーと導電性トナーとが混合された現像剤を貯留する
貯留手段と、周面に磁界を発生する磁気ローラと、該磁気ローラの外
周に回転可能に装着された現像スリーブとからなり、前
記感光体に対して相対的に変位して前記感光体に前記貯
留手段に貯留された前記現像剤を接触させる現像手段
と、前記現像手段によって前記現像剤が接触される部分の前
記感光体の光導電層に前記透光性基板を通して露光光を
照射する露光手段と、前記現像スリーブを駆動する駆動手段と、前記駆動手段によって前記現像スリーブの回転数を制御
する制御手段とを具備する像形成装置。