JPH1172997A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コントラストの高く、階調性と解像性を両立さ
せた高解像デジタル画像の記録を可能にする画像記録装
置を提供する。 【解決手段】 現像に用いるトナー１４に光導電性を持
たせ、トナー粒子１４を高抵抗の状態で帯電させ、通常
の高抵抗トナーを用いた現像システム（１３、１５）に
より現像処理を施し、そのうち非画像部を形成するトナ
ー粒子に露光器１２により光照射を行い低抵抗化させ、
十分な電荷の注入を行うことによりトナーの非画像部へ
の付着を抑え、画像部と非画像部でのコントラストを大
きくとり良好な画像の出力を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機、プリンタ等
の画像記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在広く実用化されている電子写真技術
としては、円筒状の基体表面に構成された像担持体を、
帯電器により正負いずれかの電荷を付与することで帯電
をおこない、その後、所望のパターンを像露光し、像担
持体の電荷発生層から発生した電荷によって表面電荷を
打ち消すことにより、像担持体表面に静電電荷像を形成
し、露光部あるいは未露光部のいずれかの静電電荷パタ
ーンに応じたトナー像を形成し、これを最終支持部材で
ある普通紙等の転写材に転写して出力画像を得るもので
ある。

【０００３】そのときの現像方法の一つとして、特開昭
５４−４３０３６号公報等に記載の方法が挙げられる。
この方法は、現像剤担持体上にトナーを薄層にコート
し、これを摩擦帯電により電荷を付与し、磁界の作用下
で静電像に極めて近接させ、且つ、接触させることなく
対向させ、現像するものである。

【０００４】またこの他に非磁性トナーを用いた１成分
非接触現像や、非磁性あるいは磁性トナーを用いた１成
分接触現像、非磁性トナーと磁性キャリアを用いた２成
分現像など様々な現像方式が提案、実用化されている。
以上の現像方式は、比較的高抵抗なトナー粒子に電荷を
付与し、像担持体上の静電電荷パターンによって発現す
る電界の力を利用して、帯電したトナー粒子を像担持体
表面に拘束させることを特徴としている。

【０００５】以上述べた、電界の利用によって現像を行
う現像方法のほかに、比較的抵抗値の低いトナー粒子を
用い、電荷をトナー粒子に注入し、クーロン力によって
像担持体上に拘束させる現像方法がある。

【０００６】そのなかで、米国特許第２８４６３３３号
明細書にＷｉｌｓｏｎにより記載されているような、磁
性導電性トナー用いた１成分現像方式が古くから知られ
ている。その他、実用化されたものとして米国特許第３
５６３７３４号明細書に記載されているＳｈｅｌｙ方
式、並びに米国特許第３９０９２５８号明細書に記述さ
れているＫｏｔｚ方式などがよく知られている。

【０００７】なお、非磁性の導電性トナーを用いた現像
方法には、米国特許第２９７６１４４号明細書のＲｏｓ
ｅの特許、ならびに米国特許第３１６６４３２号明細書
のＧｕｎｄｌａｃｈの特許等がある。

【０００８】また、このようなトナーの導電性を局所的
に発生させて現像を行う方法として、光導電性トナーを
用いた現像システムが提案されている。代表的な例とし
て米国特許第２７５８９３９号明細書に開示されている
Ｓｕｇａｒｍａｎ方式が挙げられる。これはネサガラス
等の透明導電性支持部材上に光導電性トナーを均一に塗
布し、これと対電極の間に電圧を印加した状態で透明導
電性支持部材側から像露光すると、光照射されたトナー
粒子は、導電性となり対電極から電荷が注入され、静電
的に対電極に拘束され、記録シート上に直接画像を形成
する方法である。

【０００９】さらに、光導電性トナーを担持、搬送する
ための磁性キャリアを、現像剤規制手段によって現像剤
担持体上に塗布し、これらをコロナ帯電によって一様に
帯電した後、光照射によって光導電性トナーに光の明暗
に応じた帯電変化量変化のパターンを形成させ、そして
光導電性現像剤を、現像剤担持体及び内包された永久磁
石の磁気搬送力によって転写部へ移送し、転写材を介し
てバイアスを印加された対向電極に対向させ、電荷分布
が残ったトナーを転写材に直接転写し画像形成に至る方
法がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】現在製品化されている
高解像デジタル電子写真技術の主なものは、比較的高抵
抗のトナー粒子を正負いずれかに帯電させ、電界の力に
よって像担持体上の静電電荷像に対応したトナー画像を
形成させるものである。しかし現在のようにデジタルの
高解像画像を出力するためには、電界に依存した現像シ
ステムでは、ワンドットの再現性と画像全体の階調性を
両立するのが難しい。

【００１１】例えば、一様な十分な濃度のベタ画像を形
成させる事を優先した場合、グラフィック画像を形成し
ている１ドットのサイズが必要以上に大きくなり出力画
像の濃度が高くなりすぎる。また、逆にグラフィック画
像を優先した場合には画像内のベタ部分の濃度が低くな
ってしまい、あらゆる画像パターンに対して良好な階調
性を実現することが難しくなっている。

【００１２】また、比較的階調がとりやすい、例えば直
流電界を用いて、像担持体と現像剤を接触あるいは極め
て近接させて現像を行うシステムでは、画像部と非画像
部のコントラストを十分とることが難しく、孤立ドット
などの再現性が十分でない。同様に、抵抗値の低いトナ
ー粒子を利用した現像システムでは、階調性の高い画像
が形成されるが、画像部と非画像部との潜像の電気的な
パターンのコントラストが十分取れないことにより、特
に高解像画像領域でのワンドットの再現性が良くない。
また、基本的にトナー粒子は像担持体上に一層のみで堆
積するため、画像部の濃度が十分取れない等の問題があ
る。

【００１３】以上のように、高解像のデジタル画像再現
において、既存の現像システムでは階調性と解像性を両
立することが非常に難しくなっている。

【００１４】本出願に係る発明の目的は、コントラスト
の高く、階調性と解像性を両立させた高解像デジタル画
像の記録を可能にする画像記録装置を提供しようとする
ものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、前記
課題を解決するため、現像に用いるトナーに光導電性を
持たせることで、トナー粒子の抵抗値をコントロールす
ることにより、像担持体とトナー粒子の双方に画像情報
をもたせることで、コントラストの高く、階調性と解像
性を両立させた高解像デジタル画像の記録を可能にす
る。

【００１６】具体的には、トナー粒子を高抵抗の状態で
帯電させ、通常の高抵抗トナーを用いた現像システムに
より現像処理を施し、そのうち非画像部を形成するトナ
ー粒子に光照射を行い低抵抗化させ、十分な電荷の注入
を行うことによりトナーの非画像部への付着を抑え、画
像部と非画像部でのコントラストを大きくとり良好な画
像の出力を実現する。

【００１７】さらに、正規現像システムを用いると、言
い換えれば像担持体上の光照射されない部位にトナー粒
子を付着させるようなシステムを用いると、光導電層へ
の光照射と光導電性トナー粒子への光照射が同一の光源
で同時に行うことが可能となりシンプルな構成を実現す
ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】

［第１の実施の形態］図５は本第１の実施の形態の画像
形成装置を示す概略図である。本実施の形態の画像形成
装置は、像担持体としての感光ドラム１と、その周りに
配置された帯電器２、画像露光器７、現像器８、転写帯
電器４、及び定着器５、クリーニング部材６等で構成さ
れる電子写真記録装置である。

【００１９】図１および図２において、本実施の形態の
構成について、詳しく説明する。

【００２０】像担持体としての感光ドラム１は透光性を
有する導電性の支持基体１６を最下層として、電荷発生
層１７、電荷輸送層１８のように２層構造よりなる機能
分離タイプのものを使用しているが単層型のものであっ
てもよい。

【００２１】像担持体に使用する基材１６としては、ガ
ラス等の透光性を有する中空円筒状の透光性支持体の上
に透光性導電層をもつものを用いる。またその他に、ネ
サガラス等の透光性と導電性を合わせ持つ中空円筒状物
質等を用いることが出来る。支持体側にキャリア注入阻
止層２６としては、透光性導電層１６からのキャリアの
注入を阻止する電気的な特性と共に、透光性支持体２６
側からの画像露光の光を吸収しない特性が必要となり、
ポリエチレンテレフタレートを用いる。その他に、エポ
キシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド等の有機材料
層等も用いることができる。

【００２２】電荷発生材料１７としては、フタロシアニ
ン系顔料を使用する。またその他にセレン−テルル、ピ
リリウム系染料、チオピリリウム系染料、アントアント
ロン系顔料、ジベンズピレンキノン系顔料、ピラントロ
ン系顔料、トリスアゾ系顔料、ジスアゾ系顔料、アゾ系
顔料、インジゴ系顔料、キナクリドン系顔料、シアニン
系顔料などを用いることができる。

【００２３】電荷輸送材料１８としては、ポリ−Ｎ−ビ
ニルカルバゾールを使用する。その他にポリスチルアン
トラセンなどの複素環や縮合多環芳香族を有する高分子
化合物や、ピラゾリン、イミダゾール、オキサゾール、
オキサジアゾール、トリアゾール、カルバゾールなどの
複素環化合物、トリフェニルメタン等のトリアリールア
ルカン誘導体、トリフェニルアミン等のトリアリールア
ミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、Ｎ−フェニル
カルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘
導体等の低分子化合物を用いることができる。

【００２４】上記電荷発生材料や電荷輸送材料は必要に
応じてバインダーポリマーが用いられる。バインダーポ
リマーの例としては、スチレンを使用する。その他に酢
酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリ
ル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレ
ン等のビニル化合物の重合体および共重合体、ポリビニ
ルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリカーボネー
ト、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキ
サイド、ポリウレタン、セルロース樹脂、フェノール樹
脂、メラミン樹脂、けい素樹脂、エポキシ樹脂等が挙げ
られる。

【００２５】電荷発生層である光導電層には前記化合物
以外にも機械的特性の改良や耐久性向上のために添加剤
を用いることができる。このような添加剤としては、酸
化防止剤、紫外線吸収剤、安定化剤、架橋剤、潤滑剤、
導電性制御剤等が用いられる。

【００２６】一次帯電に用いる帯電手段２として、本実
施の形態ではローラー帯電器による接触方式を使用して
いるが、コロナ帯電器による非接触方式としてもよい。

【００２７】露光手段としての光学系１２は、像担持体
内部に配置し、そのときの光学系には、６８０ｎｍ付近
に発光ピークをもつＬＥＤに集光装置であるセルフォッ
クレンズを介して像露光を行うものを使用する。また、
その他にＥＬ素子やプラズマ発光素子など、その他の光
学系も使用することができる。

【００２８】現像処理に用いる現像剤である光導電性ト
ナー２１、２２には、良く知られているように、酸化亜
鉛と、結着樹脂と、増感色素とを含有するもので作成す
ることができ、このときの結着樹脂としては、スチレン
−アクリル系、ポリエステル系、ポリ塩化ビニル系、ポ
リアクリル系、ポリウレタン系、エポキシ系の樹脂を使
用することができる。また、ポリビニルカルバゾールな
どの光導電性樹脂を単独あるいは絶縁性樹脂とともに使
用することも可能である。

【００２９】以上の材料を使用して生成した、粒径３〜
１２μｍ程度の光導電性のトナー２１、２２を、像担持
体に当接して配置された現像剤担持体１３上に、規制部
材１５により薄層且つ、均一にコートし、また、規制部
材を通過する際に所望の正極性に帯電させる。

【００３０】また、このときの、現像剤担持体１と像担
持体１３の最近接部位では、それら両者を接触あるいは
近接させて、トナーをニップ位置でクラウド状に滞留さ
せ、像担持体、現像担持体からのトナー粒子への電荷移
動がスムーズにおこるように像担持体とトナー粒子を配
置する。

【００３１】また、像担持体は上記いずれかの帯電手段
により、負極性に帯電され現像領域に侵入する。

【００３２】この負極性に帯電された像担持体上に正極
性に帯電されたトナー粒子２１、２２が、現像剤担持体
に印加された正極性の現像バイアスとの電位差をうめる
ように堆積、付着する。

【００３３】これに、像担持体中に配置された光源１２
により非画像部に像露光を行うと、像露光部の表面電荷
が打ち消されて表面電位２０が低下し、正極性に帯電さ
れたトナー粒子が付着しにくくなり、非画像部が形成さ
れる。

【００３４】さらに光導電性部材１６を通過した像露光
光２３により非画像部に位置する光導電性トナー粒子２
２が光照射を受け低抵抗化する。これによって、像担持
体上で十分に電位は落ちきらなかった部位に付着したト
ナー粒子、あるいは反転帯電、つまり負極性に帯電され
たことによって非画像部に付着していたトナー粒子に電
荷の注入が起こり、像担持体にたいする付着力が無くな
り、かぶりのない良好な非画像部が形成される。

【００３５】このとき、像露光光２３が像担持体とトナ
ー粒子双方へ適当に照射されるために、像担持体の電荷
発生層１７の像露光光２３に対する光吸収率が４０〜７
０％程度であることが望ましい。

【００３６】このように、像担持体およびトナー粒子と
もに、画像部と非画像部に対応した情報書き込みするこ
とにより、表１に示すとおり、絶縁性トナーおよび導電
性トナーを用いて出力した画像に対してコントラストを
大きくとることができ、良好な出力画像が得られるもの
である。なお、表１には下記する第２の実施の形態の画
像の良否も同様に示している。

【００３７】

【表１】

【００３８】また、本実施の形態のように、通常、正規
現像と呼ばれる、未露光部が画像領域となり、露光部が
非画像領域となる現像システムを採用することで、像担
持体内側からの背面露光方式により、同一の光源により
同時に像露光することを可能とし、簡潔な画像記録シス
テムの構築を可能とする。

【００３９】［第２の実施の形態］図３、図４および図
６は本発明の第２の実施の形態を示す。

【００４０】図３、図４は本実施の形態の画像形成装置
を表す概略図および概念図である。本実施の形態は、円
筒状の現像剤担持体１３に透光性の支持体１９を使用
し、現像材担持体１３内に像露光器２４を配置し、現像
剤であるトナー粒子２１、２２への像露光２５を像担持
体としての感光ドラム１への像露光２３と別々に行うよ
うにしている。

【００４１】現像剤担持体１３の構成は、その基体１６
に透光性で導電性を有する円筒状物質を用い、その内側
にＬＥＤに集光装置であるセルフォックレンズを介して
像露光を行う光源２４を配置し、導電性現像剤２１、２
２への像露光を現像剤担持体１３の内部より行う。

【００４２】このように現像剤担持体１３の内部より像
露光光２５を照射することにより、光導電性である現像
剤２１、２２に十分な像露光を行うことができ、像露光
部の現像剤２２の電気抵抗の低下を効率よく起こすこと
ができる。

【００４３】さらに、像担持体１の構成は、第１の実施
の形態と同様に、その基体１６に透光性で導電性の円筒
状物質を用い、その上層に透光性のキャリア注入阻止層
２６を設ける。また、本実施の形態では、フタロシアニ
ン系顔料を用いた電荷発生層１７の層厚を上げることに
より、その吸光率を９０％以上とする。これにより、電
荷発生層１７の感度が向上し、像担持体への像露光光２
３を有効に画像パターンの形成に利用することが可能と
なる。

【００４４】以上の操作により、像担持体およびトナー
粒子ともに、画像部と非画像部に対応した情報書き込み
をすることによりコントラストを大きくとることがで
き、良好な出力画像が得られるものである。

【００４５】また、現像剤担持体１３の内部に配置され
た現像剤露光用光源２４に４００〜６００ｎｍ程度の短
波長発光のＬＥＤを使用し、このときの現像剤２１、２
２にイエロ−やマゼンダ顔料を混合させたものを使用す
ることもできる。

【００４６】このように、本実施の形態によれば、現像
剤２１、２２の着色剤と露光光源２４の光源波長を任意
に選ぶことで、カラー現像剤での像形成も可能となる。

【００４７】

【発明の効果】このように、像担持体およびトナー粒子
ともに、画像部と非画像部に対応した情報書き込みをす
ることによりコントラストを大きくとることができ、良
好な出力画像が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態における電子写真装置を説明
する概略図。

【図２】第１の実施の形態における現像システムを説明
する概念図。

【図３】第２の実施の形態における電子写真装置を説明
する概略図。

【図４】第２の実施の形態における現像システムを説明
する概念図。

【図５】第１の実施の形態の画像形成装置の全体構成を
示す概略図。

【図６】第２の実施の形態の画像形成装置の全体構成を
示す概略図。

【符号の説明】

１…像担持体 ２…一次帯電器 ３…現像剤担持体 ４…転写帯電器 ５…定着器 ６…クリーナー ７…像露光器 ８…現像器 ９…記録紙 １０…像露光器 １１…像担持体 １２…像露光器 １３…現像剤担持体 １４…光導電性トナー １５…規制部材 １６…像担持体の支持
基体 １７…電荷発生層 １８…電荷輸送層 １９…現像剤担持体の支持基体 ２０…像担持体表面の電位パターン ２１…像担持体表面の電位パターンによって、像担持体
側へ拘束された、未露光部のトナー粒子 ２２…像担持体表面の電位パターンによって、像担持体
側へ拘束されなかった、露光部のトナー粒子 ２３…像露光光 ２４…像露光器 ２５…像露光光 ２６…キャリア注入阻止層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導電性の像担持体と、前記像担持体を
   均一帯電する帯電手段と、帯電後の像担持体表面を像露
   光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像に
   トナーを付着させてトナー像を形成する現像手段と、得
   られたトナー像を普通紙などの最終支持部材に転写する
   転写手段とを備えた電子写真式の画像記録装置におい
   て、 前記現像手段に用いるトナーに光導電性の粒子を使用
   し、非画像部のトナー粒子に光照射を行うことにより導
   電性を付与することを特徴とする画像記録装置。
2. 【請求項２】 前記像担持体の光照射を行った部位を非
   画像部に、光照射を行わなかった部位を画像部にするこ
   とを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
3. 【請求項３】 前記像担持体の内側に露光光源を配置
   し、前記像担持体の光導電層及び、現像剤に対して同一
   の光源により、同時に像露光を行うことを特徴とする請
   求項１または２に記載の画像記録装置。
4. 【請求項４】 前記現像手段の現像剤担持体の内側に露
   光光源を配置し、光導電性トナー粒子及び、前記像担持
   体の光導電層に対して同一の光源により、同時に像露光
   を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の画像
   記録装置。
5. 【請求項５】 前記現像手段の現像剤担持体に、トナー
   粒子への光照射に用いる光源に対して透明な部材を使用
   し、光源を前記現像剤担持体の内側に配置して、前記現
   像剤担持体の内側から光導電性粒子への像露光を行うこ
   とを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。