JPH0746244B2

JPH0746244B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0746244B2
Application number: JP2623186A
Authority: JP
Inventors: 正利木村; 幸雄佐々木; 淳三中島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1986-02-09
Filing date: 1986-02-09
Publication date: 1995-05-17
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPS62184486A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕本発明は、感光体の裏面から画像露光を行い、感光体表
面の明部にトナー画像を得る画像形成法において、かぶ
り濃度および印字濃度ムラのない良好な画像を得るため
に、残留トナーの帯電電荷を除去するにあたって、感光
体の除電光量を半減露光エネルギーの0.5〜2.5部とした
ものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、画像光を照射した感光体上の明部にトナー像
を形成して、表示或いは転写を行う画像形成装置に関す
るものである。

現在、電子写真記録方式は、複写機あるいは光プリンタ
として広く用いられており、帯電・露光・現像・転写・
クリーニング等の工程で記録を行う。この記録方式は、
コロナ放電により帯電させるものであるが、コロナ放電
を用いることなく、記録・表示を行わせる方式も提案さ
れている。

〔従来の技術〕

従来の電子写真記録方式は、例えば、第７図に示すよう
に、セレン等の光導電層102を有する記録ドラム101を矢
印100の方向に回転させ、コロナ放電器103により記録ド
ラム101の表面を一様に帯電させ、次に、レーザ等から
なる画像露光手段104によって画像光を照射し、記録ド
ラム101上に画像光に対応した静電潜像を形成し、次
に、黒色微粒子のトナーを現像機105によって付着さ
せ、静電潜像を可視像化する。この場合、トナーは、コ
ロナ放電器103によって帯電された電荷と同一極性に帯
電させ、電界によって静電的に記録ドラム101上に付着
させて現像するものである。

次に、トナー像は、コロナ放電器106によって記録紙110
をトナーとは逆極性に帯電させることにより、記録紙11
0に転写され、記録紙110上の転写トナー像は、定着器10
7によって熱定着される。

また、記録ドラム101上に残留したトナーは、除電コロ
ナ放電器108により記録ドラム101上の電荷とトナーの電
荷とを中和し、ファーブラシ109によって除去してクリ
ーニングを行うと共に、記録ドラム101の表面電位を略
零とし、一連の画像形成，転写の工程が繰り返されるこ
とになる。

また、コロナ放電器を用いない方式として、例えば、特
開昭57−119375号公報に示されている手段が知られてい
る。例えば、第８図に示すように、透明基体111上にITO
等からなる透明導電層112を設け、その上に例えば65μ
ｍの厚さのCdS等からなる感光体113を設け、更に或る程
度の抵抗値を有する白色絶縁層114を設けた記録フィル
ム115に、導電性磁性トナー現像機116を対向配置し、こ
の現像機116と透明導電層112との間に電圧を印加しなが
ら、半導体レーザ等からなる光源117、ポリゴンスキャ
ナ118、ｆθレンズ119等によって透明基体111側から画
像露光を行うものである。

この画像露光によって、現像機116と記録体フィルム115
の透明導電層112との間に電圧が印加されてから、光が
照射されて抵抗値が低下した感光体層113の部分に於い
てトナーが静電的に付着される。一方、光が照射されな
かった部分は、絶縁層114の厚さを十分に大きくしてい
るから、トナーとの間の静電的な付着力も弱いものとな
り、記録フィルム115上にはトナーが付着しないことに
なる。従って、画像露光に対応したトナー像120が形成
される。

画像形成後、光照射により誘起した電荷およびトナーに
誘起した電荷は、画像表示の一周期内に表面層を介して
放電し、次の画像形成時において磁気的に吸引されて現
像機116に回収される。この場合、画像露光は、記録フ
ィルム115の透明基体111から行うものであるから、トナ
ー回収と、画像露光と、現像とを同時に行うことができ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述の従来の電子写真記録方式は、帯電，除電にコロナ
放電器103,108を用いるものであり、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、高電圧源が必要であるとともに、湿度，粉塵等の影
響を受け易いので、信頼性が低い欠点がある。又、コロ
ナ放電器によって発生するオゾンが臭気を発生すると共
に、オゾンが多いことによる人体への悪影響がある。更
に、帯電，露光，現像，除電，クリーニングの６つのプ
ロセスが必要であるから、装置が複雑となると共に大型
化する欠点がある。

又、第８図に示すような従来の画像形成装置は、コロナ
放電器を用いない利点があるが、露光部分と非露光部分
とのトナーに作用するクーロン力の差異を利用して画像
形成を行うものであるから、感光体層113を厚くしなけ
ればならない。しかし、厚い感光体層113を均一な厚さ
に形成することは困難である。また、感光体層を厚くす
ることにより、材料使用量が多くなってコストアップと
なる欠点がある。さらに、感光体層113を厚くするに従
って、記録フィルム115の透明導電膜112と現像機116と
の間に印加する電圧を高くする必要があると共に、光感
度が低下する欠点がある。

本発明は、上記欠点を解消する画像形成装置を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の画像形成装置は、透明基体1a上に透明または半
透明の導電層1b、感光層1cをこの順で積層してなる感光
体１と、該感光体の感光層1c上に略均一に現像剤を付着
する第１の現像手段２と、該現像剤が付着した感光体１
に、該感光体の透明基体1a側から形成画像に対応した露
光を行う露光手段５と、該感光体１の非露光部上の現像
剤を除去するための第２の現像手段３と、残留現像剤の
帯電電荷を除去する光除電手段７とからなり、該光除電
手段７の除電光量を前記感光体１の半減露光エネルギー
の0.5〜2.5倍としたことを特徴とするものである。

〔作用〕

感光体１の除電光量を上述のごとく、最適化することに
より、かぶりおよび濃度むらのない鮮明な画像を得るこ
とができる。

〔実施例〕

本発明を説明する前に、先に提案した新規な画像形成法
（特願昭59−173636号）の記録原理について説明する。

この方式には、使用する感光体の移動度の相違により第
５図および第６図に示すような２種類の方法がある。第
５図は移動度の遅い感光体、例えば、無公害で安価な有
機感光体に対しても適用できる方法であり、第６図は移
動度の比較的早い感光体、例えば、高速タイプの有機感
光体、Se感光体、CdS感光体等に対して適用できる方法
である。

先ず第５図の記録原理について概要を説明する。

感光体124は透明基体121,透明導電層122,光導電層123を
順次積層したものであり、透明導電層122がアースに接
続されている。125は第１の現像（ベタトナー現像）手
段で具体的には、マグネットローラの表面に非磁性のス
リーブを設けた構成であり、これに導電性磁性トナーあ
るいは、導電性鉄粉からなるキャリヤと絶縁性トナーと
を混合した２成分現像剤を投入したものであり、いわゆ
る磁気ブラシ現像機とよばれるものである。この現像機
のスリーブと透明導電層122間に電源126によって現像バ
イアス電圧が印加されている。127は感光体上に形成さ
れた均一なベタトナー層である。128は画像露光手段
で、具体的にはセルホックレンズおよびLEDアレイから
なるLEDアレイ光学系である。129は感光体層表面近傍の
ホトキャリアであり、これが潜像電荷となる。130は露
光部のトナーである。131は非露光部のトナーを回収す
る第２の現像（コントラスト現像）手段で、具体的に
は、均一なベタトナー層形成に用いたと同様な磁気ブラ
シ現像機である。この第２現像機には第１現像機の現像
バイアス電圧とは逆極性の電圧が電源132によって印加
されている。133は非露光部トナーが除去されたトナー
画像である。

次に画像形成手段を示す。

第５図において、現像機125に現像バイアスを印加する
と共に、トナー搬送を行うことにより、感光体124の表
面に均一なベタトナー層を形成する。感光体124の透明
基体側より画像露光装置128で画像露光する。露光部で
は、光導電層123内に発生したホトキャリヤの内ベタト
ナー層127と逆極性のキャリヤが表面方向に移動し、潜
像電荷となる。つぎに、逆バイアス電圧に接続されてい
る現像機131によりトナー搬送を行い、非露光部のトナ
ー131を静電力によって現像機131に回収する。この際、
画像部のトナー130も僅かに回収されるが、潜像電荷129
とトナー電荷との静電拘束力によって、大部分のトナー
が感光体上に残り、トナー画像が形成される。

このトナー画像を、必要ならば、通常の転写手段135に
よって記録紙136に転写した後、感光体124上の潜像電荷
を光除電器137等により除去し、感光体表面に残留した
トナーを第１現像器に回収する。この残留トナーの回収
と同時に次の画像形成が行われる。上記過程を繰り返す
ことにより連続的な記録が行なわれる。

次に第６図に示す第二の提案原理について概要を説明す
る。

第５図と第６図と異なる点は、ベタトナー現像と画像露
光とを同時に行う像露光現像プロセスを採用した点であ
る。このため、像露光現像時に露光部においては、感光
体容量が見掛け上増加するため、露光部の付着トナー量
が多くなり、露光部と非露光部とで、ある程度のコント
ラストのあるトナー画像が得られる。

このように移動度の早い感光体に対しては、第６図の方
式が有利であることがわかる。

しかし、これらの記録原理を実際の装置に適用して連続
的な画像形成を行うと、ややもすると、かぶり濃度が高
くなったり印字ムラが発生し易くなることが明らかにな
った。そこで、本発明者らはこの原因について調査し
た。その結果を第４図に示す。

第４図において、除電光量が半減露光エネルギＥ_0.5の
約0.5倍以下となる急速にかぶり濃度が増加している。
これは、感光体と磁気ブラシ現像機との摩擦により感光
体表面が摩擦帯電するためである。一方、半減露光エネ
ルギーＥ_0.5の約2.5倍以上となると、かぶり濃度が徐々
に増加している。これは、除電光量が多いと感光体内で
励起された多量のホトキャリヤの内、一部が第１現像機
まで残り、この残留ホトキャリヤが潜像電荷として作用
するためである。これらのことから、かぶり濃度が零と
なる領域は除電光量が半減露光エネルギーＥ_0.5の約0.5
〜2.5倍の範囲であることがわかる。

また、印字濃度に関してみると、除電光量が半減露光エ
ネルギーＥ_0.5の約0.5倍以下となると、印字濃度が低下
する。これは、画像露光前に光除電器で光照射を行うと
光感度が増加することを意味している。これより、高い
光感度を得るためには半減露光エネルギーＥ_0.5の約0.5
倍以上の光エネルギーを画像露光前に照射する必要があ
ることがわかる。

以上のことから、本発明者らが先に提案した画像形成法
では、第１現像前に感光体の半減露光エネルギーＥ_0.5
の約0.5〜2.5倍の光除電を行うことにより、かぶりがな
くかつ画像濃度ムラのない良好な印字を得ることができ
る。

本発明の第１の実施例を第１図に示す。

記録ドラム１は、透明ガラスドラム1a上に透明導電膜1b
を真空蒸着し、その上にフタロシアニン系からなる有機
感光体1cを膜厚10μｍ程度に積層した感光体ドラムであ
る。感光体ドラムの外周には第１の現像手段２である第
１の磁気ブラシ現像機，第２の現像手段３である第２の
磁気ブラシ現像機，導電性ゴムローラからなる転写手段
４および光除電手段７であるLEDアレイバーを図のよう
に配置し、さらに透明ガラスの内側には240dpiのLEDア
レイおよびセルフォックレンズSLA−20からなるLEDアレ
イ光学系５を設けた。

磁気ブラシ現像機2,3は、アグネットローラ上に非磁性
のスリーブを設けた構成である。現像剤としては、絶縁
性磁性トナーと導電性磁性トナーとを重量比30％で混合
した２成分現像剤を用いた。絶縁性磁性トナーは、導電
性磁性トナーとの摩擦帯電により、約−10μC/gに帯電
する。

第１の現像手段である磁気ブラシ現像機２には電源８に
より−500Vの負電圧を印加し、第２の現像手段である磁
気ブラシ現像機３には電源９により＋30Vの正電圧を印
加している。さらに転写手段である導電性ゴムローラ４
には電源10により＋500Vの正電圧が印加されている。透
明導電層1bは接地されている。

次に画像形成手段について以下に説明する。

先ず、この記録ドラムを矢印の方向に定常回転させる。
次に、第１の磁気ブラシ現像機２により負帯電トナーを
記録体の走行方向とは逆方向に搬送しながら負帯電トナ
ーを感光体1c上に略均一に付着させ、ベタトナー現像す
る。その後、画像露光手段５により画像バターンに従っ
て露光する。露光部においては、感光体内部で発生した
ホトキャリヤが感光体表面に移動し、トラップ電荷11と
なる。これが潜像電荷である。次に第２の磁気ブラシ現
像機３も第１の磁気ブラシ現像機と同様に記録ドラム１
の走行方向とは逆方向に搬送しながら感光体上に付着し
た非露光部の帯電トナーを静電的に除去し、トナー画像
６を得る。その後、導電性ゴムローラ４にて静電的に記
録紙12に前記トナー像を転写する。転写後、定着手段13
によって記録紙12に固定し、永久像14とする。転写後、
光除電手段であるLEDアイレバー７により感光体の半減
露光エネルギーの約1.5倍の光量で感光体を除電する。
これにより、感光体1c上の残留電荷および残留トナーの
電荷と対をなしている潜像電荷が除去され、残留トナー
と潜像電荷の結合が弱まる。次に、再度、第１の磁気ブ
ラシ現像機２でベタトナー現像を行う。この時、転写さ
れずに残った残留トナーは、前記LEDアレイバー７によ
り静電的拘束力が弱められているので容易に第１の磁気
ブラシ現像機に回収される。

以上のようにして上記過程が繰り返され、連続的な印字
が行われる。

このようにして、本実施例では、印字濃度O.D.＝1.1以
上、かぶり濃度O.D.＝0.02以下とかぶりがなく且つ濃度
ムラのない濃い印字が得られた。

また、第８図に示した従来の画像形成法と比較してみて
も、本実施例では、光導電層1cを10μｍ程度（従来法の約1/5以下）と
することができ、感光体フィルムの製造コストが安くな
る。

薄い感光体では光感度が大きくなる。

絶縁性トナーが使用でき、普通紙への転写が容易で
ある。

等、種々の特徴を有している。

第２図は、本発明の第２の実施例を示す図である。第１
図と異なる点は、画像露光手段５を第１の現像手段２に
対向して配置した点である。これは、本発明者らが先に
提案したベタトナー現像と画像露光を同時に行う画像形
成プロセスに本発明を適用したものである。この方法で
は、感光体と第１の現像機との間に常に一定の電界が印
加された状態であるため、画像露光によって発生したホ
トキャリヤの潜像形成利用効率が高くなるという利点が
ある。

第３図は、本発明の第３の実施例を示す図である。第２
図と異なる点は、第１の現像手段と第２の現像手段を一
体化して１つの現像機で構成した点である。この現像機
21は回転可能なマグネットローラ22上に非磁性の固定ス
リーブ23を設け、この上に第１の現像手段である現像電
極24を絶縁体膜25を介して構成し、この現像電極24に絶
縁体膜25を介して構成し、この現像電極24に現像バイア
ス電圧８を印加し、前記スリーブ23を第２の現像手段と
し、このスリーブに前記とは逆極性のバイアス電圧９を
印加した点である。この方式では、現像機の小型化が可
能となるという利点をもっている。

なお、第1,第２および第３の実施例では、現像剤とし
て、絶縁性トナーと導電性トナーとを重量比30％で混合
した２成分現像剤の用いたが、導電性磁性トナーのみの
１成分現像剤を適用できることは勿論である。この場合
には、光除電による残留トナーの電荷除去がより容易に
なり、残留トナーの第１現像機への回収が極めて容易に
なる。

さらに、第1,第２及び第３の実施例では、記録体として
感光体ドラムを用いたが、感光体ベルトも使用でき、こ
の場合には装置のより小型化が可能となる。

以上は、残留トナーを第１の現像機へ回収するクリーナ
レスの記録プロセスについて説明したが、勿論、残留ト
ナーをファーブラシクリーナおよびプレードクリーナで
除去するプロセスにも適用できることは言うまでもな
い。

上記実施例においては、感光層1cとして光導電層のみの
単層構成を用いたが、もちろん前記光導電層上に絶縁層
を設けた２層構成の感光層をも用いることができる。こ
の場合には、光導電層を絶縁層で保護しているため、光
導電層の長寿命化が可能となる利点がある。また、感光
層1cが光導電層のみの場合には、潜像電荷（トラップ電
荷）とベタトナー現像された帯電トナーとの電荷とが結
合する場合があり、この結合した帯電トナーは、感光層
に付着する静電的な力が弱まり、コントラスト現像時に
回収されることがある。これに対して、光導電層を絶縁
層で保護した場合には、潜像電荷と帯電トナーとが完全
な電気２重層を形成し、光導電層のみの場合と比較し
て、より均一なトナー画像が得られるという利点もあ
る。

〔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
使用する必要がないため、高電圧が不要であると共に、
湿度・粉じん等の影響を受けにくい信頼性が向上する。

また、コロナ放電器を用いない方式として既に、特開昭
57−119375号公報に示されている画像形成法より薄い感
光体を使用できるため、光感度の向上および製造コスト
の低下がはかれるというメリットがある。

さらに、光除電器の光量を最適化することにより印字品
位をより向上できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図は本発明の第２の実施例を示す図、第３図は本発明の第３の実施例を示す図、第４図は除電光量と印字特性の関係を示す図、第５図は本発明者らによる先に提案した第１の実施例を
説明するための図、第６図は本発明者らによる先に提案した第２の実施例を
説明するための図、第７図は電子写真方式の従来例を説明するための図、第８図は他の従来例を示す図である。図面において、１は記録ドラム、1aは透明基体、1bは透
明導電層、1cは感光層、２は第１の現像手段、３は第２
の現像手段、４は転写手段、５は画像露光手段、６はト
ナー画像、７は光除電手段、８は第１の現像バイアス電
圧、９は逆バイアス電圧、10は転写電圧、11は潜像電
荷、12は転写紙、13は定着器、14は定着像、21は一体化
現像機、22はマグネットローラ、23はスリーブ、24は現
像電極、25は絶縁膜、である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明または半透明の導電層（1b）、感光層
（1c）を積層してなる感光体（１）と、該感光体の感光層（1c）上に略均一に現像剤を付着する
第１の現像手段（２）と、該現像剤が付着した感光体（１）に、該感光体の導電層
（1b）側から形成画像に対応した露光を行う露光手段
（５）と、該感光体（１）の非露光部上の現像剤を除去するための
第２の現像手段（３）と、残留現像剤の帯電電荷を除去する光除電手段（７）とか
らなり、該光除電手段（７）の除電光量を前記感光体（１）の半
減露光エネルギーの0.5〜2.5倍としたことを特徴とする
画像形成装置。
【請求項２】前記感光体（１）が前記導電層（1b）上に
感光層（1c）と絶縁層を順次積層してなることを特徴と
する特許請求範囲第（１）項記載の画像形成装置。