JPS6267564A

JPS6267564A - 画像記録装置及び画像形成法

Info

Publication number: JPS6267564A
Application number: JP20638885A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Kimura; 正利木村; Junzo Nakajima; 淳三中島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1985-09-20
Filing date: 1985-09-20
Publication date: 1987-03-27
Anticipated expiration: 2009-08-22
Also published as: JPH0664372B2

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】〔発明の概要〕表面に島状微小電極を設けた感光体と第１現像機間に電
圧を印加して現像し、次に裏面側から画像露出を行ない
、トラップ電荷像を形成し、次に第２現像機に逆バイヤ
スを印加し背景部トナーを除去する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はプリンタ等に用いる画像記録装置及び画像形成
方法に係り、特に形成すべき画像パターンに基づいて画
像光が照射された感光体上の明部（ｎ先部）にトナー像
を形成する画像記録装置及び画像形成方法に関する。

〔従来の技術〕

第２図は走行する感光体に対して、帯電・露光・現像・
転写などの操作を行うようにした従来のいわゆる電子写
真記録方式の画像形成装置の模式図である。第２図に示
すようにセレン等の光導電層２が施された記録ドラム１
上の表面を、初期帯電コロナ放電器３によって一様に帯
電する。次いで、上記光導電層２上にレーザ等からなる
露光手段４により画像情報に対応する露光を行って、静
電潜像を形成する。更に、この静電潜像に現像機５によ
り前記一様帯電と同極性に帯電した黒色微粒子のトナー
を電界によって静電的に付着させて、トナー画像を形成
する。その後、前記光導電層２−ヒのトナー画像は、転
写コロトロン６により、トナーとは逆極性の電荷が帯電
された記録紙１０上に転写される。このように転写され
たトナー画像は、定着器７において熱定着、又は圧力定
着等により該記録紙ＩＯ上に定着される。一方、前記光
導電層２上に残留したトナーを除電コロドロア８等によ
る光導電層２上の電荷と該トナーの電荷の中和工程を介
してファーブラシクリーナ９により容易にクリーニング
除去されると共に、該光導電層２の表面電位を略ゼロに
する。このような初期帯電から残留トナーのクリーニン
グまでの一連のプロセスによって画像記録が完了する。

以下、上記の記録プロセスが繰り返されるようになって
いる。

このように、電子写真方式では、感光体の帯電・除電に
コロナ放電器が必要である。このコロナ放ｌｒには、コ
ロナワイヤに数ＫＶという高電圧を印加しなければなら
ず、このための高圧電源が必要であると共に、コロナ放
電器は湿度・粉塵等の影響を受けやすく信頼性が劣る。

また、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、オゾンの人体への影響がある。さらに、
帯電・露光・現像・転写・除電・クリーニングという６
つのプロセスが必要となり、そのための装置が複雑かつ
大きくなるという欠点がある。

最近、従来の電子写真プロセスに代って、コロナ放電器
を使用しない画像形成法が、特開昭５７−１１９３７５
号公報に既に電子写真ディスプレイとして開示されてい
る。この装置を第３Ａ図に示す。透明基体１１上にＩＴ
Ｏからなる透明導電層１２を設け、その上に６５μｍ厚
のＣｄＳバインダ結着層からなる感光体層１３を設け、
さらにその上にある程度の抵抗値を有する白色絶縁層１
４を積層した構成の記録フィルム１５に、導電性磁性ト
ナー現像機１６を対向配置し、この現像機１６と透明導
電層１２間に電圧を印加しつつ、半導体レーザ１７、ポ
リゴンスキャナー１８、ｆθ　レンズ１９を介して画像
露光を行う。現像ローラとＩＴＯとの間に電圧が印加さ
れているため、第３Ｂ図に示すように光ビームが照射さ
れ、抵抗の下がった感光層ＣｄＳ部分においてフォトチ
ャージがトナー側に走り、この結果トナーに誘起された
逆電荷と引き合って、トナーを感光体上にクーロン力に
よって付着させる。一方、光の照射されなかった部分は
、絶縁層の厚みが充分大きいため、電気的な付着力が弱
く、トナーが感光体に付着しない。この結果、露光に応
じたトナー像２０が感光体上に形成される。画像形成後
、フォトチャージおよびトナーに誘起された電荷は、画
像表示の１周期内に表面層を介してディスチャージする
。その結果、次回画像形成時において、現像ローラ上に
再び保持される。一方、画像露光は支障なく行なわれ、
新しい画像形成が可能となる。この方式では、露光部と
非露光部のトナーに働らくクーロン力の差異を利用して
画像形成を行うため、感光体膜厚をかなり厚くしなけれ
ばならない。しかし、厚い膜厚の感光体は均一に製造し
にくく且つ、感光体材料の使用量が多くなり、さらに膜
厚が大きくなるにつれ、記録電圧が高くなると共に、光
感度が低下するという欠点がある。また、この画像形成
法をハードコピー装置に適用しようとする場合、４電性
トナーであるため、普通紙への転写が困難となる等の欠
点があった。

本発明は上記欠点を解消する画像記録装置及び画像形成
法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

上記問題点は本発明によれば、透明基体上に透明導電膜
及び光導電層を順次配設した感光体と、該感光体を介し
て、該透明基体面に対向配設された画像露光手段及び該
光導電層面に対向配設された現像機とを具備し、該現像
機と怒光体間に帯電トナーを搬送すると共に該現像機と
該透明導電膜間に電圧を印加する画像記録装置において
、前記光導電層上に複数の島状微小電極を配設し、前記
現像機が、該島状微小電極に対向して配置された第１現
像機と、該第１現像機から所定の間隔を存し且つ該島状
微小電極に対向して配置された第２現像機であることを
特徴とする画像記録装置にによって解決される。

更に上記問題点は本発明によれば、上記装置を用いて前
記第１現像機と前記透明電極間に電圧を印加して帯電ト
ナー層を島状微小電極上に形成すると共に前記透明導電
膜に電荷を誘起させ、その後、前記感光体を移動させて
前記基体側より画像パターンに対応して光を照射して前
記感光体を露光し、前記透明導電膜上に誘起している電
荷を前記感光体の光導電膜の露光部表面にトラップさせ
、次いで前記感光体を移動させ、前記島状電極上に対向
配置されている第２の現像機に、第１の現像機に印加し
た電圧とは逆極性の電圧を印加し、非露光部に付着した
帯電トナーを静電的に除去すると共に、前記感光体面上
に光照射パターンに対応したトナー像を形成することを
特徴とする画像形成方法によっても解決される。

以下、本発明を説明する簡に第４Ａ図、第４Ｂ図及び第
４Ｃ図を用いて、先に提案した新規な画像形成法の記録
原理について説明する。透明基体２１上に、透明導電膜
２２、光導電層２３を設ける。光導電層２３上に、絶縁
性トナーとキャリヤからなる２成分現像剤を搬送し、磁
気ブラシ現像機２５のスリーブと透明導電層２２との間
に電圧を印加する。第４図では正の電圧Ｖｂｌが印加さ
れている。この状態で現像を行い、均一な帯電トナー層
を形成する。

この時、光導電層２３はコンデンサーの働きをし、光導
電膜２３に付着したトナー層２６の電荷に対応して、逆
極性の負の電動が透明導電膜２２に誘起される。この第
４Ａ図で示した第ｒ現像工程に於ける付着トナー１Ｍｉ
は次式で表わされる。

ρ　。

ここで、δはトナーの質量、ｐはトナーの単位体積当り
の充てん率、ρ８は画像部の付着トナー層の体積電荷密
度、ε。は真空の誘電率、ε、はトナー層の比誘電率、
ｄは光導電膜の厚さである。

この時のトナー層の持つ電荷ＩＱは次式で表わさρ。

但し、ｑ／ｍはトナーの比電荷である。

次に、感光体を移動させた後、第４Ｂ図に示すように印
字すべき画像パターン□に対応して矢印Ｂ方向よりレー
ザ光を照射して露光を行う。すると、透明導電膜２２に
誘起されていた電荷２７が、レーザ光の照射により光導
電膜２３の抵抗が低下するために、光導電膜２３の表面
に移動する。

ここで露光を停止すると、光導電膜２３の抵抗はもとの
略完全な絶縁体の抵抗まで戻る。そのため光導電膜２３
の表面に移動した電荷２７はトラップ電荷２８となって
移動できなくなり、これが潜像電荷となる。

更に感光体を移動させた後、第４Ｃ図に示す第■現像工
程で、直流の現像バイアス電圧Ｖｔ＋Ｚを前記した第１
現像工程の場合と逆に透明導電膜２２側が正、第■の磁
気ブラシ現像機２９が負となるようにして印′加する。

すると潜像電荷が形成されていないケ所の非画像部の正
に帯電している帯電トナーは、第２の磁気ブラシ現像機
２９と透明導電膜２２の電界によって第２の磁気ブラシ
現像機２９の内部に回収されていく。これと同時に透明
導電膜２２に誘起されていた負の電荷を帯びた自由電子
２７も徐々にアース電極側に移動し、最終的には透明導
電膜２２に誘起されていた自由電子は完全に消滅する。

一方、光が照射された画像形成部において、一部の帯電
トナーが第２の磁気ブラシ現像機２９と透明導電膜２２
間の電界によって回収される。この時、光導電膜２３の
表面にトラップされている電荷２８は、光導電膜２３が
絶縁体となっているため、移動できず、この光導電膜２
３のコンデンサと同じ動作によって、電界に依って回収
された帯電トナーの電荷量に対応して、透明導電膜２２
上に同一極性の正の電荷３０′ｆＪ＜誘起される。そし
て光が照射されない時の光導電膜２３の容量は小さいた
め、透明導電膜２２のわずかな正電荷３０に対しても、
光導電膜２３の上の表面電位は太き（変動して、そのた
め現像バイアス電圧ＶｂＺと釣り合うようになり、もは
やこれ以上の画像部のトナーは静電的に回収されなくな
る。

このようにして、画像部のみ、帯電トナー３１が残り、
トナー像が形成される。この時における付着トナー、ｌ
Ｍｏ１は、第１現像工程で得られたトラップ電荷Ｑを現
像バイアス電圧ｖｂｚで現像するプロセスとなるため、
次式のようになる。

εｄ　　　　　　　　　εｄ ρ、　　　　　　　　　　ε。ε。

但し、Ｑは第２式による。

この弐（３）の第４項は、トラップ電荷による潜像電位
を示している。通常付着トナーｆｉｔＭＯｉは正の値を
示すので、この潜像電位を第■現像工程における現像バ
イアス電位ｖｂｚよりも大きく保つことで、第■現像工
程で充分濃い印字が得られることになる。

上記画像形成法において、重要な働きをするのがトラッ
プ電荷である。そごで、本発明者らは、トラップ電荷が
感光体内でどのように分布するのかを明らかにした。そ
の結果を第５図に示す。第５図は、第１現像後、光Ｉ＋
＜（射を行って露光部におけるトナー層上の表面電位Ｖ
ｔと帯電トナーをＮ２ガスで吹きとばした直後の感光体
表面電位Ｖｓとの関係を示したものである。第５図中Δ
印は、透明基体上に透明Ｒ電膜を設け、さらにその上に
光導電膜を設けた感光体を使用した場合におけるトラッ
プ電圧Ｖｓを測定した結果を示している。また、実線は
、付着トナーの電荷量に対応したトラップ電荷が感光体
の界面に分布していると仮定して求めた理論値である。

さらに、破線は、付着トナーの電荷量に対応したトラッ
プ電荷が感光体内部で均一に分布していると仮定して求
めた理論値である。これより、破線の理論値と実験値と
がよく一致しており、帯電トナー層を除去した後は、ト
ラップ電荷は、感光体内で均一に分布しているものと考
えられる。

このことは、見かけ上、感光体容量が２倍になったこと
に相応し、一定の濃度を得るためには、感光体表面に分
布しているトラップ電荷の場合より記録電圧を約２倍以
上高くしなければならないことを意味している。

この欠点を解決すべく、本発明者らは、このトラップ電
荷を感光体の外側で、しかも感光体表面に形成する方法
を考案した。第５図の○印は本発明法によるもので、感
光体表面にＣｕ７ｆ３をはり付けた記録媒体を用い、こ
のＣｕ７ｇ上に現像された付着トナー層をＮ２ガスで吹
きとばした直後のトラップ電圧を示している。これより
、感光体表面にＣｕ７ｆＡを設けた場合には、トラップ
電荷が感光体表面に形成されることが明らかになった。

このように、トラップ電荷が感光体の表面に存在する界
面電荷分布と、感光体内部に均一に分布するバルク電荷
分布では、第Ｈ現像後に得られる付着トナー量はそれぞ
れ次式のように異なる。

Ｍｉｋ−δｐ（−（−ｄ）＋ ε　ｄ１Ｍｉｂ　　：バルク電荷分布によ：る付着トナー足代
（４）、弐（５）において、第４項は、トラップ電荷に
よる潜像電位（トラップ電圧）を示している。

この両式の比較からも同じトラップ電荷ｉＱであるなら
ば、本発明による第（４）弐の方が付着トナー量が増加
することがわかる。

本発明をハードコピー装置に適用した場合の実施例を第
１図を用いて説明する。

感光体フィルム３２は、透明基体２１透明導電膜２２、
光導電層２３および島状微小電極３３の４層構成のフィ
ルムである。透明基材２１は、７５μｍ厚のポリエチレ
ンテレフタレートフィルム、透明導電膜２２は、酸化イ
ンジュウム蒸着膜、光導電層２３は厚さ１０μｍの有機
半導体である。

このように構成されたフィルム上に、数μｍ角からなる
メソシュパターンを密着させ、この上からニッケルを蒸
着させることにより島状微小電極３３を構成した。該島
状微小電極３３はＩド・７ト、１００μｍあたり、２．
３ヶ個程度が好ましい。

島状微小電極面に接して、２つの磁気ブラシ現像機３４
　、３５を設けである。磁気ブラシ現像機３４と磁気ブ
ラシ現像機３５とは一体化し、１つのハウジング３６内
に組み込んでいる。磁気ブラシ現像機３４と磁気ブラシ
現像機３５の間にあって、しかも透明基体側に露光用光
源として、ＬＥＤ　３７およびセルフォックレンズ３８
を設置した。さらにトナー像３９の記録紙４０への転写
手段として、導電性ゴムローラ４１を配設する。また、
感光体フィルム上に残留したトナー４２を除去するため
のファーブラシクリーナ４３を設け、さらにトラップ電
荷および表面電荷を除去するための除電ランプ４４を配
設する。

磁気ブラシ現像機”３４　、３５は共にスリーブ回転と
し、スリーブ周速は３０ｃｍ／ｓである。現像剤は、１
′０μｍ程度の粒径の非磁性！！縁外性トナー１０〜１
５μｍ程度の鉄粉であるキャリヤを重量比２０％で混合
した２成分現像剤である。トナーの比電荷は１０μｃ／
ｇであった。

以下に本実施例の動作について説明する。

感光体フィルムを矢印の方向に無端状に周速度１０　ｃ
ｍ／　ｓで走行させる。

透明導電膜２２と’４１１気ブラシ現像機３４との間に
現像バイアス電圧Ｖｂ＋＝３００Ｖを印加して現像を行
い、均一帯電トナー層を形成する。このとき、付着、ト
ナー量に対応した逆極性の負電荷は、透明導電膜上に誘
起される。その後、画像情報に応じて、ＬＥＤ　３７を
制御し、セルフォックレンズ３８を介してネガ露光する
。露光部では、光導電層２３内でホトキャリヤが発生し
、電子が光導電層を介して島状微小電極３３に到達し、
透明導電層と島状微小電極との電位がほぼ同しになる。

このとき、磁気ブラシ現像６３４で現像された帯電トナ
ー層上の持つ電荷量と同じ量の逆極性の負電荷が透明導
電層２２および光導電層２３を介して、島状微小電極表
面に移動する。その後、露光が終了すると、光導電層は
高抵抗となり、もはや移動できなくなる。

次に磁気ブラシ現像機３５に、磁気ブラシ現像機３４と
は逆の現像バイアス電圧Ｖ、２＝−１００Ｖを印加し、
現像する。すると、画像部では、一部の帯電トナーが電
界の作用によって回収される。

しかし、このとき島状微小電極上にトラップされている
電子は移動できないため、回収された帯電トナーの電荷
量に応じて、透明導電層２上に帯電トナーと同極性の正
の電荷が誘起される。暗部での光導電層の容量は小さい
ため、わずかな正の電荷に対しても、光導電層表面の表
面電位は大きく変位し、現像バイアス電圧Ｖｂ２とつり
あう。そして、もはやこれ以上画像部のトナーは回収さ
れなくなる。一方、非画像部の正の帯電トナーは、電界
によって徐々に現像機３５内に回収され始める。

これと同時に、透明導電膜２２上に誘起されていた電子
も徐々にアース側に移動し、最終的には、帯電トナー層
および透明導電層上に誘起されていた自由電子は完全に
消滅する。これに伴ない非画像部に付着していたトナー
は完全に現像機３５内に回収される。

このようにして形成されたトナー像３９は、帯電トナー
とは逆極性の電圧を印加された導電性ゴムローラ４１に
よって静電的に記録紙４０へ転写される。転写されずに
残った感光体層上の残留トナーはファーブラシクリーナ
によって除去される。

その後、トラップ電荷および感光体面上の表面電荷は、
除電ランプ４４によって除電される。上記プロセスを繰
り返すことにより連続的に印字が行なわれる。

このようにして、本実施例では、印字濃度０．Ｄ。

＝１．０以上、かぶり濃度０．０．　＝０．０２以下の
かぶりのない濃い印字が得られた。一方、先に提案した
新規な画像形成法（特願昭５９−１７３６３６号）では
、０．０．　＝　１．０以上を得るためには、現像バイ
アス電圧Ｖｂ＋＝７００Ｖ以上を必要とした。しかし、
本発明法によれば、記録電圧を約１７２に低減できると
いう利点がある。さらに島状微小電極を用いているため
、ベタ黒画像に対しても、エツジ効果が有効に作用する
という２次的な効果がある。

また、第３Ａ図に示す従来の画像形成法をハードコピー
装置に適用した場合と比較しても、本実施例では、 ■　光導電層厚を１０μｍ程度（従来法の約１７５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、種々の特長を有している。

〔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く信頼性が向上する。

また、簡単なプロセスでしかも、先に提案した新規な画
像形成法（特願昭５９−１７３６３６号）より、さらに
低い電圧で記録できるというメリットがある。また、本
発明では、絶縁性トナーを使用できるため、本発明をハ
ードコピー装置に適用した場合、普通紙への転写が可能
となるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明をハードコピー装置に適用した実施例
を説明するための図であり、第２図は、従来の電子写真
記録方式の画像形成装置を説明するだめの模式図であり
、第３Ａ図及び第３Ｂ図は、従来の他の記録方式の一例
である電子写真ディスプレイ装置を説明するための模式
図であり、第４図は、本発明者らが先に提案した新規な
画像形成法の印字原理を説明するための図であり、第５
図は、本発明の詳細な説明するための図である。 ■・・・記録ドラム、　　　２・・・光導電層、３・・
・コロナ放電器、　４・・・露光手段、５・・・現像機
、　　　　　６・・・転写コロトロン、７・・・定着器
、　　　　　８・・・除電コロトロン、９．４３・・・
ファーブラシクリーナ、１０　、４０・・・記録紙、　
　１１　、２１・・・透明基体、１２・・・透明導電層
、　　１３・・・感光体層、１４・・・白色絶縁層、　
　１５・・・記録フィルム５１６・・・現像機、　　　
１７・・・半偲体レーザ、１８・・・ポリゴンスキャナ
ー、１９・・・ｆｄ　レンズ、　２０　、３９・・・トナー
像、２２・・・透明導電膜、　２３・・・光導電層、２
６・・・トナー層、　　　２７・・・電荷、２８・・・
トラップ電荷、３０・・・正電荷、３１・・・帯電トナ
ー、　３２・・・感光体フィルム、３３・・・島状微小
電極、３４　、３５・・・磁気ブラシ現像機、３６・・・ハウ
ジング、３７・・・ＬＥＤ　（発光ダイオード）、３８・・・セ
ルフォックレンズ、４１・・・導電性ゴムローラ、４４・・・除電ランプ。

Claims

【特許請求の範囲】１、透明基体上に透明導電膜及び光導電層を順次配設し
た感光体と、該感光体を介して、該透明基体面に対向配
設された画像露光手段及び該光導電層面に対向配設され
た現像機とを具備し、該現像機と感光体間に帯電トナー
を搬送すると共に該現像機と該透明導電膜間に電圧を印
加する画像記録装置において、前記光導電層上に複数の島状微小電極を配設し、前記現
像機が、該島状微小電極に対向して配置された第１現像
機と、該第１現像機から所定の間隔を有し且つ該島状微
小電極に対向して配置された第２現像機であることを特
徴とする画像記録装置。２、透明基体上に透明導電膜及び光導電層を順次配設し
た感光体と、該感光体を介して、該透明基体面に対向配
設された画像露光手段及び該光導電層面に対向配設され
た現像機とを具備し、該現像機と感光体間に帯電トナー
を搬送すると共に該現像機と該透明導電膜間に電圧を印
加する画像記録装置であって前記光導電層上に複数の島
状微小電極を配設し、前記現像機が該島状微小電極に対
向して配置された第１現像機と、該第１現像機から所定
の間隔を有し且つ該島状微小電極に対向して配置された
第２現像機であることを特徴とする画像記録装置を使用
する画像形成方法において、前記第１現像機と前記透明
電極間に電圧を印加して帯電トナー層を島状微小電極上
に形成すると共に前記透明導電膜に電荷を誘起させ、その後、前記感光体を移動させて前記基体側より画像パ
ターンに対応して光を照射して前記感光体を露光し、前
記透明導電膜上に誘起している電荷を前記感光体の光導
電膜の露光部表面にトラップさせ、次いで前記感光体を
移動させ、前記島状電極上に対向配置されている第２の
現像機に、第１の現像機に印加した電圧とは逆極性の電
圧を印加し、非露光部に付着した帯電トナーを静電的に
除去すると共に、前記感光体面上に光照射パターンに対
応したトナー像を形成することを特徴とする画像形成方
法。