JPS6064365A - 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】 ５− ［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＝６− 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、両者とも高品位な画質を（ｑることが比較的
離しい。これらに対し、電子写真記録は高品位な画質が
比較的容易に得られる技術どして注目されている。

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得られた１ヘナ一画像を
普通紙等の転写材上に転写して複写物を得るゼログラフ
ィー法、感光体上にトナー画像を形成して複写物とする
エレクトロファクス法等が挙げられる。これらの方法は
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が、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
質劣化となって現われる。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。

［発明の目的コ 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。

この発明の他の目的は、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、ト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導電性トナーを一様に
塗布する。次に、感光体に対し光透過性基板側から像露
光を行なうと同時に光導電層を介して光透過性導電層と
対向して設け９− られた対向電極に直流電圧を印加する。このとき像露光
領域の光導電層は導電状態となるので、この像露光領域
上のトナーに対向電極に印加された電圧と逆極性の電荷
が光導電層を通して注入される。こうして電荷注入を受
けたトナーは、対向電極上または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されてトナー
像を形成する。なお、対向電極上にトナー像を形成した
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、感光体の像露光領域上のトナーにの
み選択的に電荷注入を行なってそのトナーを転写しトナ
ー像を形成するので、静電潜像の現像工程を有する従来
方式と比較して、本質的にエツジ効果による中ヌケ、ゴ
ースト等の画質劣化要素がない。しかも、トナーとして
は光導電性トナーのような特殊なものは必要でなく、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
不足による画像濃度の低下やカブリの発生１０− 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
可能となる。

また、この発明においては転写材、すなわち記録紙とし
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
転写されずトナー像の形成に寄与しなかったトナーを回
収して再使用でき、ト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
とを向い合せで同一の場所に配置でき、しかもトナー塗
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１ｏ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、ネサ膜、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、ＣｄＳ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５０〜６０
μｍ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１〜２０μｍ）した方が
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上にトナー２１を一様に塗布する。トナ
ー２１は導電性（１０６〜１０日Ω・ｃｒｔｒ程度）を
有するもので、このトナー塗布の手法としては磁気ロー
ラを用いる方法、ブレードを用いる方法、ファーブラシ
を用いる方法。

トナーを径の小さな金属管から噴出させ霧状にして塗布
する方法等が挙げられる。

次に第２図（ｂ）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２２を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１１２
に対向して配置した対向電極２３に直流電源２４により
直流電圧（図の例では負極性）を印加する。この工程に
より光導電層１３の光２２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
光領域上のトナーに正極性の電荷が注入される。これに
より像露光領域のトナーは、上記直流電源２４からの電
圧印加による光透過性導電層１２と対向電極２３間の電
界により光導電層１３から１ＩＩＩＩｌ１２Ｌ、対向電
極２３上または対向電極２３と光導電層１３との間に保
持された転写材（図示せず）上に選択的に転写される。

こうして、対向１３− 電極２３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、対向電極２３としては導電性の平板やワ
イヤー電極の他に、コロナ帯電器や導電性ローラ等も使
用可能である。また、直流電源２４の印加電圧の大きさ
については対向電極２３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。

次に第２図（Ｃ）に示すように、トナー像の形成に寄与
せず光導電体層１３上に残留しているトナーをクリーニ
ングブレード２５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、導電性ローラ等を
用いる方法がある。

こうして回収された残留トナーは、第２図（ａ）のトナ
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ー１４＝ 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ｒｎ０２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トナ
ー塗布装置３１．像露光装置３２．および対向電極３３
と直流電源３４からなる転写装置３５゜そして残留トナ
ーの回収の役割を兼ねるクリーニング部３６が順次配置
され、またこのクリーニング部３６と１〜ナー塗布装置
３１との間にトナー搬送装置３７が設けられている。な
お、３８は転写材、３９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。まずトナー塗布装置３１内のトナーが攪拌ロ
ーラ３１ａにより攪拌され、ブレード３１ｂによって塗
布厚の規制を受けながら感光体３０ドラム上に一様に塗
布される。このとき好ましくはブレード３１ｂに導電性
ゴム等を用い、このブレード３１ｂを介して直流電源３
１ｃがら直流電圧を印加することにより、感光体ドラム
３０上に塗布するトナーに対し電荷注入を行なう。

この場合、感光体ドラム３ｏ上に塗布されるトナーは感
光体ドラム３０に対するトナーの機械的付着力を補助す
る形で注入電荷による付着力を発生する。従って第３図
に示すように、トナー塗布工程から像露光・転写工程ま
での間に重力の影響を受けるような工程・配置の装置に
おいても、感光体ドラム３０からのトナーの剥離・落下
を防ぐことができ、安定したトナー塗布および搬送が可
能となる。なお、このトナー塗布工程で注入する電荷の
極性は、像露光・転写工程で注入する電荷の極性と逆極
性であることが好ましい。

次に、感光体ドラム３０の軸方向（紙面に対して垂直方
向）にライン状に配列された発光素子アレイとしてのＬ
ＥＤアレイと導光系としてのロッドレンズアレイとを組
合わせた像露光装置３２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層を通して
光導電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、この像露光領域のトナーが、対向電極３
３に直流電源３４から印加されている負極性の直流電圧
による電界の作用で転写材３８である普通紙上に転写さ
れる。対向電極３３はこの例では、５＃φのＡｉ製のロ
ーラに体積固有抵抗値が１００００・ｃｍ程度の導電性
ゴムを巻付けた１３Ｍφ程度の大きさの導電性ローラで
あって、感光体ドラム３０とのギャップが３００μ瓦程
度となるように配置され、転写材３８はこのローラに接
触しながら搬送される。対向電極３３への印加電圧は、
−ｅｏｏｖ前後が適当である。

このようにして像露光および電荷注入により選択的に転
写され転写材３８上に形成されたトナー１７− 像は、定着部３９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クリーニ
ング部３６内のファーブラシ３６ａにより除去・回収さ
れ、トナー搬送装置３７内の搬送チェーン３７ａにより
トナー塗布装置３１へ搬送・供給され、再使用に供され
る。

第４図は第３図の実施例を変形した例を示すもので、第
３図におけるクリーニング部３６よびトナー搬送装置３
７を省いた構成となっている。このようにしても、感光
体ドラム３ｏ上の残留トナーは感光体ドラム３０の回転
により自動的にトナー搬送装置３１へ搬送されるため、
実質的にトナーの回収・再使用ができる。

第５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図および第４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１８− 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
光装置系のサイズ、光路長等の制限から逃れられるとい
う特長がある。

第５図において、ウェッブ状感光体４ｏは例えば５０μ
ｍ厚のマイラー（ポリエチレンテレフタレートの商品名
）フィルム上に光透過性導電層としてパラジウムを蒸着
し、その上に光導電層として５ｅ−Ａｓ−Ｔｅ系感光材
料を約５μｍの厚さ形成したもので、供給ローラ５０か
ら巻取りローラ５４へ記録速度に合せて移動する。この
とき、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５５１．５２．５３によ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の移動方向に沿ってトナー塗布装置４１．像露
光装置４２．および対向電極４３と直流電源４４からな
る転写装置４５．クリーニング部４６が順次配置されて
いる。４７はトナー搬送装置、４８は転写材、４９は定
着部である。

上記構成において、ウェッブ状感光体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。すなわち、まず
感光体４０上にトナー塗布装置４１内の攪拌ローラ４１
ａで攪拌されたトナーがブレード４１ｂにより塗布厚を
規制されて一様に塗布される。

次に、トナーが塗布された感光体４ｏは像露光装＠４２
により像露光される。像露光装置４２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より変調され、回転多面鏡
。

走査レンズにより感光体４０上を光透過性基板側から図
で紙面に垂直方向にライン状に走査する。

この像露光領域上のトナーは、像露光と同時に対向電極
４３に印加された直流電圧による電界の作用により電荷
注入を受け、さらに普通紙からなる転写材４８上にトナ
ー像として転写される。対向電極４３は第３図の実施例
の場合と同様な導電性ローラからなり、また感光体４０
とのギャップおよび直流電源４４からの印加電圧も同様
である。

このようにして転写材４８上に形成されたトナー像は定
着部４９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、クリーニング部４６でファ
ーブラシ４６ａにより除去・回収され、トナー搬送装置
４７内の搬送チェーン４７ａでトナー塗布装置４１へ搬
送・供給されて再使用される。

以上説明したように、この発明は感光体上に一様に塗布
された導電性トナーに対して像露光を行なうと同時に、
対向電極に直流電圧を印加することによりトナーに電荷
注入を行ない、像露光領域の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２１− 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。

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２２− 顕像剤としてのトナーを回収して再使用するので、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積々変形して実施できる
ことはいうまでもない。例えば２つの工程でトナーに注
入する電荷の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，Ｃｄ３．ａ−３ｉ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〜第５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。 １０．３０．４０・・・感光体、１１・・・光透過性基
板、１２・・・光透過性導電層、１３・・・光導電層、
２１・・・トナー、２２・・・光、２３．３３．４３・
・・対向電極、２５・・・クリーニングブレード、３１
．４１・・・トナー塗布装置、３２．４２・・・像露光
装置、３４．４４・・・直流電源、３５．４５・・・転
写装置、３６．４６・・・クリーニング部（トナー回収
手段）、３７．４７・・・トナー搬送装置、３８．４８
・・・転写材、３９．４９・・・定着部 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 第４図 １

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、導電性を有するトナーを塗
   布した後、前記光透過性基板側から像露光を行なうとと
   もに、この像露光の間に前記光導電層を介して前記光透
   過性導電層と対向して設けられた対向電極に直流電圧を
   印加することにより、前記感光体の像露光領域上のトナ
   ーに電荷を注入し、このトナーを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
   上に転写し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
   形成後光導電体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
   の感光体上に導電性を有するトナーを塗布する手段と、
   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、この対向電極に直流電圧を印加して前記感光体の
   像露光領域上のトナーに電荷を注入しこの対向電極と前
   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）トナー塗布手段はトナーに電荷を注入しつつトナ
   ーを感光体上に塗布するものである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。 （８）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。 （９）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■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。 （１０）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、
   この感光体上に導電性を有するトナーを塗布する手段と
   、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、この対向電極に直流電圧を印加して前記感光体
   の像露光領域上のトナーに電荷を注入しこの対向電極と
   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、このトナー像の形成に寄与せず前記感光
   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トナー塗布手段へ
   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）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１１項記載の画像形成装置
   。 く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）Ｉ−ナー塗布手段はトナーに電荷を注入しつつ
   トナーを感光体上に塗布するものである特徴とする特許
   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。 （１７）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。 （１８）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。