JPS6064364A - 画像形成方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、プリンタや複写機等における画像形成方法
および装置に係わり、特に光導電層を有する感光体を用
いてトナー画像を形成する画像形成方法および装置に関
する。

［発明の技術的背景とその問題点コ 近年、オフィスオートメーションの発達に伴い、オフィ
スで使用されるプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、
コンピュータ出力端末としてのハードコピー装置等の性
能向上に対する要求が高まっている。特に、記録紙とし
て普通紙を使用できること１画質が高品位であること、
保守・信頼性に優れていること等の要求が強い。これら
の要求に答えるべく、インクジェット記録、熱転写記録
。

電子写真記録等の各種方式による記録装置が開発されて
いる。

これらのうち、インクジェット記録はインクによるノズ
ルの目詰まり等の保守・信頼性の問題が６− あり、また熱転写記録では未使用インクを残したままイ
ンクフィルムが消耗され、しかもインクフィルムにネガ
像が残るなど、経済性、守秘性に問題がある。また、両
者とも高量イ）′！な画質を１ｑることが比較的鮭しい
。これらに対し、電子写真配録は高品位な画質が比軸的
容易に得られる技術として）１目されている。

電子写真記録を応用した画像形成法で現在実用に供せら
れている代表的な方法としては、感光体上に像露光によ
り形成した静電潜像を現像して１９られたトナー画像を
普通紙等の転写材」−に転写して複写物を得るゼログラ
フィー法、感光体上に１〜ブ一画像を形成して複写物と
するエレク１〜ロファクス法等が挙げられる。これらの
方法１ユいずれも現像工程を必要とするため、装置が複
雑かつ高価になる。また静電潜像を現像することに起因
する基本的な問題、すなわち一様な電荷分布を有しなが
ら潜像中央部と端部とで電界強度が異なることにより発
生するエツジ効果による中ヌケ、ゴースト等の画質劣化
要因を抱えている。

こうした電子写真記録の欠点を解消しようとする試みと
して、米国特許第２９２４５１９号明細書、特公昭３８
−２２６４５号、特開昭４９−７６５３１号等が知られ
ている。これらに記載された技術はいずれも、接地され
た導電性の支持体上に、帯電した光導電性トナーを一様
に塗布し像露光を行なって、支持体と光導電性トナーと
の間の静電引力を画像形状に従って弱化させるか、また
は除去した後、光導電性トナーを支持体から転写材へと
転写するものである。

しかしながら、このような方法においては像露光時に光
が光導電性トナーの下部（導電性支持体）にまで十分達
しないこと、光導電性トナー間の接触抵抗が大きいため
にトナーの帯電電荷が像露光で導電性支持体まで達しな
いこと等の理由で、通常の感光体を用いる一般的な電子
写真法に比較して、光感度が１０〜１００倍も劣る。こ
の光感度の悪さは画像濃度の低下、カブリの発生等の画
質劣化となって坦われる。このため光感度の高い光導電
性トナーやプロセスの開発が進められているが（特開昭
５３−１０３７３９号等）、未だ実用に供し得るものが
得られていないのが実状である。

［発明の目的］ この発明の目的は、現像工程を持たずプロセスが簡単で
、しかも特殊なトナーを用いず十分な光感度が得られ、
エツジ効果による画質劣化やカブリ等がなく濃度も十分
に高い高品質の画像形成が可能な画像形成方法および装
置を提供することにある。

この発明のｌｌ！Ｉの目的は、普通紙のような転写材上
に画像を転写できる画像形成方法および装置を提供する
ことにある。

この発明のさらに別の目的は、１ヘナーの使用効率の高
い画像形成方法および装置を提供することにある。

［発明の概要］ この発明は、上記の目的を達成するために、光透過性基
板上に光透過性導電層および光導電層を積層してなる感
光体を用い、まずこの感光体上に帯電を行なって、この
帯電による光導電層の帯電９− 極性と逆極性に帯電したトナーを塗布する。このときト
ナーは感光体上の光導電層との間の静電引力により、感
光体上に強固に付着する。次にこの感光体に対し光透過
性基板側から像露光を行なう。

この像露光により光導電層の光が照射された領域のみ導
通状態となり、トナーの付着に寄与している光導電層上
の電荷が消去されて、トナーの付着力が弱められる。そ
して、この像露光と同時またはその後に、光導電層を介
して光透過性導電層に対向して設けられた対向電極にト
ナーの帯電極性と逆極性の直流電圧を印加することによ
り、像露光領域上の付着力の弱められたトナーを対向電
極上またはこの対向電極と光導電層との間に保持された
転写材上に選択的に転写してトナー像を形成する。なお
、対向電極上にトナー画像を形成した場合は、これをそ
の後転写材上に転写すればよい。

［発明の効果］ この発明によれば、感光体上へのトナーの付着力の有無
を利用してトナーを選択的に転写し１−す−画像を形成
するので、静電潜像の現像工程を有１０− する従来方式と比較して、本質的にエツジ効果による中
ヌケ、ゴース１へ等の画質劣化要素がない。

しかも、トナーとしては電子写真記録で従来使用されて
いるのと同様のトナーを磁性、非磁性の区別を問わず使
用できる。また光導電性トナーを用いた方式での光感度
不足による画像温度の低下やカブリの発生等も取り除い
た極めて高品質な画像形成を行なうことが可能どなる。

また、この発明においては転写材、すなわら記録紙とし
てインクジェット記録や熱転写記録と同様に普通紙を使
用できる。

さらに、この発明によれば対向電極上または転写材上に
転写されないトナーを回収して再使用でき、１〜ナーの
使用効率が高いという利点がある。

また、この発明によれば回転または移動する感光体上に
沿って各工程の要素を配置でき、また像露光部と転写部
どを向い合せで同一の場所に配置でき、しかも１ヘナ一
塗布手段とトナー回収および搬送手段を一体化すること
が可能なため、装置をコンパクトに実現することができ
る。

［発明の実施例］ 第１図はこの発明で用いる感光体の構成を示す断面図で
ある。この感光体１０は透明ガラス、透明シート等から
なる光透過性基板１１上に、ネサ躾、インジウム膜等の
光透過性導電層１２を形成し、さらにその上に無定形セ
レン、ＺｎＯ，ＯＰＣ，ａ−８ｉ、ＣｃｊＳ等の光導電
層１３を形成した構造である。なお、ここで光透過性と
は少なくとも像露光で用いる光の波長に対して透過性が
あるという意味であって、必ずしも無色透明であること
は要求されない。光導電層１３は像露光に用いる光の波
長を含めて適当な分光感度を有するものである。また、
この光導電層１３の厚さに関しては、従来の電子写真法
で用いる感光体では例えばセレン感光体の場合５０〜６
０μｍ程度であったのに対して、この発明ではトナーの
付着する光導電層１３の表面層近傍にまで光が達する必
要があるため、光の波長との関係もあるが、これより薄
く（例えばセレン感光体の場合で１〜２０μＴｒＬ）シ
た方が良好な結果が得られる。

次に、この発明による画像形成プロセスを第２図により
説明する。まず、第２図（ａ）に示すように第１図に示
した感光体１０を帯電器２１により暗中で一定極性（図
の例では正極性）に一様に帯電する。

次に第２図（ｂ）に示すように、感光体１０上全面に第
２図（ａ）の帯電極性と逆極性に帯電したトナー２２を
一様に塗布する。この１〜ナー２２は周知のように絶縁
性である。このトナー塗布の手法としては、帯電したト
ナーをブレード等で塗布する方法や、磁性キャリアとト
ナーの混合物からなる粉体と磁気ローラとの組合わせに
よる磁気ブラシ法、トナーと比較的粒子の粗いビーズ状
物質を混合した粉体を用いるカスケード法、トナーとフ
ァーブラシを用いるファーブラシ法、トナーを径の小さ
な金属管から噴出させ霧状にして用いるパウダークラウ
ド法等が挙げられる。

次に第２図（Ｃ）に示すように、光透過性基板１１側か
ら光透過性導電層１２を通して光導電層１３に記録すべ
き画像情報信号に応じた光２３を１３− 照射して像露光を行なうと同時に、光導電層１３を介し
て光透過性導電層１２に対向して配置した対向電極２４
にトナーの帯電極性と逆極性の直流電圧を直流電源２５
より印加する。この工程により光導電層１３の光２３が
照射された領域、すなわち像露光領域は導通状態となり
、光導電層１３表面の像露光領域上のトナーの付着力に
寄与している電荷が光透過性導電層１２を通してアース
に逃げ、消失する。これにより像露光領域の１〜ナーは
付着力が弱められ、上記直流電源２５からの電圧印加に
よる光透過性導電層１２と対向電極１４間の電界により
光導電層１３を離脱し、対向電極２４上または対向電極
２４と光導電層１３との間に保持された転写材（図示せ
ず）上に転写される。

こうして、対向電極２４上または転写材上にトナー像が
形成されることになる。なお、直流電ｍ２５の印加電圧
の大きざについては対向電極２４の種類・構造や転写材
の種類により異なるが、一般的に従来の電子写真記録に
おけるトナー像転写の場合より低電圧でよい。また、対
向電極２４への１４− 直流型＃ｉ２５からの電圧印加による転写のタイミング
は、必ずしも像露光と同時である必要はなく、後述する
除電・クリーニング工程の前であれば像露光の後でもよ
い。

次に第２図（ｄ）に示すように、好ましくは光透過性基
板１１側から除電ランプ２６により全面光照射を行なっ
て光導電層１３上に残留しているトナーの光導電層１３
に対する付着力を弱め、この残留トナーをクリーニング
ブレード２７により除去し回収する。クリーニングの他
の方法としては、ファーブラシクリーニング等がある。

こうして回収された残留トナーは、第２図（ｂ）の１−
ナー塗布工程で再使用されるべく搬送され、一連の画像
形成プロセスが終了する。

次に、上述した画像形成プロセスを実現する画像形成装
置の実施例としてのプリンタについて説明する。

第３図はこの発明をＬＥＤプリンタに適用した実施例を
示すものである。第３図において、感光体３０は円筒状
に形成されたいわゆる感光体ドラムであって、光導電層
としては例えば厚さ５μｍのセレンが用いられ、また光
透過性導電層としては例えば■ｎ０２の蒸着膜が用いら
れている。光導電層は感光体ドラム３０上の外周面側に
配置されている。この感光体ドラム３０は記録速度に合
せて図で反時計方向に回転駆動され、この回転方向に沿
って第２図の各工程を実行する要素として帯電器３１．
トナー塗布装置３２．像露光装置３３および対向電極３
４．そして残留トナーの回収の投射を兼ねる除電・クリ
ーニング部３５が順次配置され、またこの除霜・クリー
ニング部３５とトナー塗布装置３１との間にトナー搬送
装置３６が設けられている。なお、３７は転写材、３８
は定着部である。

次に、第３図の各部のさらに詳細な構成と作用について
説明する。まず感光体ドラム３０は、帯電器３１により
表面電位＋２００Ｖ程度に帯電される。次いでトナー塗
布装置３２内のトナーが帯電ローラ３２ａにより攪拌さ
れて負極性に帯電され、ブレード３２ｂによって感光体
３ｏ上に一様に塗布される。

次に、感光体ドラム３０の軸方向（Ｉｔ面に対して垂直
方向）にライン状に配列された光光素子アレイとしての
ＬＥＤアレイと導光系どしてのロッドレンズアレイとを
組合わせた像露光装置３３により、感光体ドラム３０の
内側すなわち光透過性基板側から光透過性導電体層を通
して光導電体層に光が照射される。この場合、ＬＥＤア
レイは外部の駆動回路から与えられる記録すべき画像情
報信号に応じて駆動される。また像露光装置３３は、そ
の焦点深度内に光導電体層が位置するように調整される
。こうして感光体ドラム３０に像露光が行われる。そし
てこの像露光と同時に、この像露光により付着力の弱ま
ったトナーが、対向電極３４に印加されている正極性の
直流電圧による電界の作用で転写材３７である普通紙上
に転写される。

対向電極３４はこの例では、５１１１＃ｌφのＡｌ製の
ローうに体積固有抵抗値が１ｏｏｏΩ・Ｃｍ程度の導電
性ゴムを巻付けた１３ｍｍφ程度の大きさの導電性ロー
ラからなり、バネ３４ａ【こより０．７に９／ｃｒＪ程
度の１７− 圧力で転写材３７に接触している。対向電極３４への印
加電圧は、＋　１８０　Ｖ　Ｑ後が適当である。

このようにして閣露光により選択的に転写され、転写材
３７上に形成されたトナー像は定着部３８を介して出力
される。このトナー像すなわち出力画像は、いわゆるベ
タ印刷部においては一様な画像濃度を有し、線画部分に
おいては鮮明な画線が得られ、様々な画像パターンにつ
いて良好な画像が得られた。

一方、感光体ドラム３０上に残留したトナーは除霜・ク
リーニング部３５内の除電ランプ３５ａによる光照射と
ファーブラシ３５ｂにより回収され、トナー搬送装置３
６内の搬送チェーン３６ａによりトナー塗布装置３２へ
搬送・供給され、再使用に供される。

第４図はこの発明をレーザプリンタに適用した実施例を
示すもので、第３図の場合と異なり感光体としてウェッ
ブ状のものを用いている。このようなウェッブ状感光体
は円筒状である感光体ドラムと比較して一方側が開放さ
れているため、像露１８− 光装詔系のり一イズ、光路艮等の制限から逃れられると
いう特長がある。

第４図において、ウェッブ状感光体４０１Ｊ例えば５０
μｍ厚のマイラー（ポリエチレンテレフタ１ノートの商
品名）フィルム上に光透過付導電層どじでパラジウムを
蒸着し、その上に光導電層どして３ｅ−ＡＳ−Ｔｅ系感
光材利を約５μｍの厚さ形成したもので、供給ローラ４
９から巻取りＯ−ラ５３へ記録速度に合せて移動する。

このとぎ、感光体４０は適当なテンションが与えられる
とともに、ローラ５０．５１．５２に」；り各工程で平
面度が良好に維持されるように規制される。このウェッ
ブ状感光体４０の移動方向に泊って帯電器４１、トナー
塗布装置４２．像露光装置４３および対向電極４４．除
電・クリーニング部４５が順次配置されている。４６は
トナー搬送装置、４７け転写材、４８は定着部である。

上記構成において、つ■ツブ状感光体４０は前述のよう
に記録速度に合せて移動され、この移動に合せて各工程
の要素が一定のタイミングで動作する。ずなわら、まず
感光体４０が帯電器４１により＋２００　Ｖ程度の表面
電位に帯電され、続いてトナー塗布装置４２により一様
に１−ナーを塗布される。この場合、本実施例では磁性
キャリアおよびトナーの混合物からなる粉体と磁気ロー
ラとを組合わせた磁気ブラシ法を用い、キャリアとの摩
擦により負極性に帯電された１〜ナーを塗布する。

トナー塗布量の制御は、図示しない制御用電源から磁気
ローうに印加される電圧（例えば＋５０〜＋１００■程
喰）を変えることにより電気的に可能であり、このトナ
ー塗布量の増減により出力される記録画像全体の濃度を
任意に可変することができる。

次に、ｉ〜ルナ−塗布された感光体４０は像露光装置４
３により像露光される。像露光装置４３はこの例ではレ
ーザ光を用いた光走査光学系であり、半導体レーザと回
転多面鏡と走査レンズおよび駆動回路等の周辺回路を主
体として構成され、その走査面焦点深度内に光導電層が
位置するように調整される。レーザ光は外部から与えら
れる記録すべき画像情報信号に」：り変調され、回転多
面鏡。

走査レンズにより感光体４０上を光導電層側から図で紙
面に垂直方向にライン状に走査する。

この像露光により付着力の弱まった１〜ナーは、像露光
と同時に対向電極４４に印加された直流電圧による電界
の作用で普通紙からなる転写材４７上にトナー像として
転写される。対向電極４４はこの例ではコロナ帯電器を
用いたもので、感光体４０からコロナワイヤまでの距離
を１５ｍ、コロナワイヤへの印加電圧を＋５，５ｋｖと
した。

このようにして転写材４７上に形成されたトナー像は定
着部４８を介して出力される。得られた出力画像は、第
３図の場合と同様に良好なものであった。一方、感光体
４０上に残留したトナーは、除電・クリーニング部４５
で除電ランプ４５ａとファーブラシ４５ｂにより回収さ
れ、１ヘナーＷＩ送装置４６内の搬送チェーン４６ａで
１〜ナー塗布装置４２へ搬送・供給されて再使用される
。

以上説明したように、この発明によれば感光体上に一様
に塗布されたトナーに対して像露光を行２１− ない、付着力の低下したトナーを対向電極または転写材
上にトナー像として転写形成するようにしたものである
。従って、従来の電子写真記録におけるようなエツジ効
果の影響による中ヌケ、ゴースト等の画質劣化がなく、
また光導電性トナーを用いた方式に比べ光感度が十分に
とれるため、画像濃度の低下、カブリ等のない極めて高
品質な画像形成が可能である。

さらに従来の電子写真プロセスと、ＯＦＴ　（オプティ
カルファイバチューブ）、ＬＥＤアレイ等の感光体上の
光導電体層に直接あるいは近接して配置しなければなら
ない像露光装置との組合わせによるこの種の画像形成装
置では、トナーの飛散と帯電により像露光装置の光出射
面にトナーが付着し、装置のメンテナンスの面で問題が
あったのに対し、この発明によれば像露光装置が感光体
を介してトナ一層と隔離されているため、原理的に像露
光装置系に対するトナーの付着の問題がなく、装置構成
的にもコンパクトに実現することができる。

２２− また従来の熱転写記録方式による装置に比べても、より
少ないエネルギーで高速・高分解能な画像形成が可能で
あり、出力される画像の安定性にも優れている。さらに
熱転写記録方式では、転写後のインクフィルムは使い捨
てで秘密保持の面からその処理が問題となっているが、
この発明では顕像剤としてのトナーを回収して際使用す
るので、このような問題もなく特にＯＡ用のプリンタ、
複写機等に最適である。

この発明は上記実施例に限らず種々変形して実施できる
ことはいうまでもない。例えば感光体の帯電極性および
トナーの帯電極性は前記実施例と逆の組合わせでも同じ
結果が得られる。また光導電体層はセレン系に限らず、
ＺｎＯ，ＯＰＣ，Ｃｄｓ、ａ−８ｉ等を用いてもよい。

像露光装置については、ＬＥＤアレイやレーザ光を用い
たもののほかにＯＦＴと、液晶や誘電体を用いた画像情
報信号に応じて駆動される光スイツチアレイによるもの
であってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明で用いる感光体の構成を示す断面図、
第２図はこの発明の一実施例に係わる画像形成プロセス
を示す工程図、第３図および第４図はそれぞれこの発明
の実施例に係わる画像形成装置の構成を示す図である。 １０．３０．４．０・・・感光体、１１・・・光透過性
基板、１２・・・光透過性導電層、１３川光導電層、２
１．３１．４１・・・帯電器、２２・・・１〜ナー、２
３・・・光、２４，３４．４４・・・対向電極、２６，
３５ａ。 ４５ａ・・・除電ランプ、２７・・・クリーニングブレ
ード、３２．４２・・・トナー塗布装置、３３．４３・
・・像露光装置、３５．４５・・・除電・クリーニング
部、３６．４６・・・トナー搬送装置、３７．４７・・
・転写材、３８．４８・・・定着部。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 ３６ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〈１）光透過性基板上に光透過性導電層および光導電層
   を積層してなる感光体上に帯電を行ない、この帯電によ
   る前記光導電層の帯電極性と逆極性に帯電したトナーを
   塗布した後、前記光透過性基板側から像露光を行ない、
   この像露光と同時またはその後に、前記光導電層を介し
   て前記光透過性導電層に対向して設けられた対向電極に
   前記トナーの帯電極性と逆極性の直流電圧を印加して、
   前記対向電極上またはこの対向電極と前記光導電層との
   間に保持された転写材上にトナー像を形成することを特
   徴とする画像形成方法。 （２）感光体上にトナーを塗布するに際し、トナー像の
   形成後光導電層上に残留したトナーを回収して再使用す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像形
   成方法。 （３）光透過性基板上に光透過性導電層および光導電層
   を積層してなり所定方向に回転または移動する感光体と
   、この感光体の前記光導電層側に対向して設けられ、こ
   の感光体を帯電する手段と、この帯電手段の前方に設け
   られ、この帯電手段による帯電極性と逆極性に帯電した
   トナーを前記感光体上に塗布する手段と、このトナー塗
   布手段の前方に設けられ、前記感光体に前記光透過性基
   板側から像露光を行なう手段と、この像露光手段に前記
   感光体を介して対向して設けられた対向電極と、この対
   向電極に前記トナーの帯電極性と逆極性の直流電圧を印
   加して、この対向電極と前記感光体との間に保持された
   転写材上にトナー像を形成する手段とを備えたことを特
   徴とする画像形成装置。 （４）感光体は円筒状に形成されたものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載の画像形成装置。 （５）感光体はウェッブ状に形成されたものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の画像形成装置
   。 （６）像露光手段は画像情報信号に応じて駆動される発
   光素子アレイとこの発光素子アレイからの光を感光体上
   に導く導光系とを含むものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第３項記載の画像形成装置。 （７）像露光手段は画像情報信号に応じて変調されたレ
   ーザ光により感光体上を走査するものであることを特徴
   とする特許請求の範囲第３項記載の画像形成装置。 （８）像露光手段は画像情報信号に応じて駆動される光
   スイツチアレイにより制御された光を感光体上に照射す
   るものであることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の画像形成装置。 （９）対向電極は導電性ローラであることを特徴とする
   特許請求の範囲第３項記載の画像形成装置。 （１０）対向電極はコロナ帯電器であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載の画像形成装置。 （１１）光透過性基板上に光透過性導電層および光導電
   層を積層してなり所定方向に回転または移動する感光体
   と、この感光体の前記光導電層側に対向して設けられ、
   この感光体を帯電する手段と、この帯電手段の前方に設
   けられ、この帯電手段による帯電極性と逆極性に帯電し
   た］・ナーを前記感光体上に塗布する手段と、このトナ
   ー塗布手段の前方に設けられ、前記感光体に前記光透過
   性基板側から像露光を行なう手段と、この像露光手段に
   前記感光体を介して対向して設けられた対向電極と、こ
   の対向電極に前記トナーの帯電極性と逆極性の直流電圧
   を印加して、この対向電極と前記感光体との間に保持さ
   れた転写材上にトナー像を形成する手段と、この転写材
   上に転写されず前記感光体上に残留したトナーを回収す
   る手段と、このトナー回収手段により回収されたトナー
   を前記ｌ・ナー塗布手段へ搬送する手段とを備えたこと
   を特徴とする画像形成装置。 （１２＞＠光体は円筒状に形成されたものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の画像形成装置
   。 （１３）感光体はウェッブ状に形成されたものであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載の画像形成
   装置。 （１４）像露光手段は画像情報信号に応じて駆動される
   発光素子アレイと、この発光索子アレイからの光を感光
   体上に導く導光系とを含むものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１１項記載の画像形成装置。 （１５）像露光手段は画像情報信号に応じて変調された
   レーザ光により感光体上を走査するものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１１項記載の画像形成装置。 （１６）像露光手段は画像情報信号に応じて駆動される
   光スイツチアレイにより制御された光を感光体上に照射
   するものであることを特徴とする特許請求の範囲第１１
   項記載の画像形成装置。 （１７）対向電極は導電性ローうであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１１項記載の画像形成装置。 （１８）対向電極はコロナ帯電器であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１１項記載の画像形成５− 装置。