JPS63100471A - 画像記録装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、導電性磁性トナーを用いて、光導電体層上
に高品質の可視像を形成し、さらに記録紙上でも高品質
のトナー像を得るための画像記録装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来の電子写真装置（以下、第１の装置という）は、感
光体をコロナ帯電器によって一様に帯電させ、像露光に
より静電潜像を形成し、現像機では帯電と同極性の画像
バイアスを印加して反転現像を行い、コロナ帯電による
電界により記録紙に転写しトナー像を得る。そのプロセ
スの中で、帯電電位および現像バイアス電位を数百ボル
ト程度にすることで、照射部との電位差を大きくとり、
その電界によってトナーを感光体に付着させる。

また他の電子写真装置として（以下、第２の装置という
）、透明支持体、透明電極および光導電体層から構成さ
れた感光体を用い、現像機に現像バイアスを印加し、導
電性磁性トナーを用い、支持体側から露光する装置（特
開昭５８−１５３９５７号公報、特開昭５８−９８７４
６号公報、特開昭５９−１５４８７４号公報）もある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、第１の装置は数百ボルトの電位を保つためには
光導電体層の膜厚として３０〜５０μｍを必要とし、材
料コスト、製造コストが高くなる欠点があった。単純に
膜厚の薄い光導電体層を使用して電位を上げようとして
も、光導電体層の持つ耐圧が問題となるとともに、光導
電体層の静電容量が大きくなりチャージする時間が長く
なり記録速度が遅くなる問題があった。この理由のため
、市販されている電子写真装置の光導電体層は、Ｓｅで
４０〜５０μａｗ、Ｓｉで２０〜３０１．ｔ　ｒｎの膜
厚である。また使用するトナーとして導電性磁性トナー
を用いれば、トナーは容易に帯電し現像電位を低くする
ことができる。しかし、コロナ転写により記録紙にトナ
ー像を得るときに、帯電したトナーが記録紙に付着する
とトナーの電荷が記録紙側に逃げてトナーと記録紙との
クーロン力が弱まり、転写効率の低下、シャープな転写
画が得られないなどの問題があり、電子写真記録では高
抵抗のトナーを使用する必要があった。

また第２の装置は、導電性磁性トナーを用いるため、第
１の装置と同様に転写時の効率および分解能が悪く、実
用可能な画品質を得ることまでは困難であった。ところ
で、この第２の装置で述べられている原理では、感光体
の光導電体層の抵抗変化によって、光照射部と暗部で帯
電トナーと光導電体層上の誘導電荷の静電力に差を生じ
るようにするため、光導電体層が薄いと、この制御がで
きず、良好なコントラストが得られない。そのため、第
１の装置と同程度の膜厚を必要とすることが考えられ、
現像バイアスとして１００Ｖ〜５００■も印加する必要
が生じる。この原理では、光導電体層の膜厚を薄（する
ことは困難であり、光導電体層の材料コスト・製造コス
トが高くなる問題があった。

この発明の目的は、特に前述の第２の装置において、現
像濃度、地かぶりおよび導電性磁性トナーを用いたとき
の転写の問題を光導電体層を極端に薄（することにより
、解決した電子写真装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかる画像記録装置は、光導電体層の厚さを
１０μｍ以下にしたものである。

〔作用〕

この発明においては、導電性磁性トナーを用いても転写
による画像の乱れがなく、高い転写効率を得ることがで
きる。

〔実施例〕

次に実施例について述べる。

第１図はこの発明の実施例の構成を示す図である。１は
光導電体層、２は透明電極層、３は透明支持体であり、
以上で感光体４が構成されている。

現像機５は磁気ローラ６および導電性で非磁性のスリー
ブ７から構成され、このスリーブ７には現像バイアス上
５０Ｖ以下のＶｏが印加されている。

８は導電性磁性トナー（以下単にトナーという）である
。発光ダイオードアレイによる露光Ｎ９は透明支持体３
側から現像機５に向は光収束性レンズ２２を通して光像
照射する。現像後、感光体４に付着したトナー１０は転
写用の導電性ローラ１１によって記録紙１２に転写され
る。

転写後の残留トナー１３は、現像機５に運ばれ回収され
る。転写時のバイアス■電は現像バイアスＶｏと逆極性
とする。

第２図はトナー８の付着原理を示すものである。

トナー８は導電性非磁性スリーブ７（以下単にスリーブ
という）の回転によって運ばれる。磁気ローラ６は固定
されており、１−ナー８の磁極の位置で穂高が大きくな
り磁極間では小さくなる。現像間隔、すなわち感光体４
の表面とスリーブ７の表面間隔は現像機５上のトナー層
の穂高より狭（し、そのことにより位置１５（円筒状ス
リーブの垂徐上）より左側にトナー８の溜りの領域が生
じ、トナー層と感光体４と接する領域が拡がる。ただし
、トナー８があふれないような現像間隔を選ぶ。スリー
ブ７の周速は感光体４の移動速度より速くなるように設
定しであるので、感光体４の表面は導電性のトナー８か
らなるブラシによりこすられることになり、感光体４の
表面は現像バイアスＶ。

と同電位に帯電する。この状態では、トナー８を感光体
４側へ引き付ける力はない。したがって、露光器９から
光照射されなければ、磁気力で現像機５側へ引き付けら
れ感光体４の表面にトナー８は付着しない。なお、１８
はスリーブ移動方向、１９は感光体移動方向を示す。

第１図では露光器９としてＬＥＤの場合を示したが、露
光器９ばＬＥＤ以外にも液晶シャッタ。

ＥＬ光源等の光源を用いてもよい。前記光源を用い第２
図に示す露光位置１６に光像照射する。露光位置１６は
トナー接触領域１４の右端近くにある。一方、露光器９
によって照射すると、露光位置１６の感光体４の電位は
下がり、帯電したトナー１０は透明電極Ｎ２との間で生
じるクーロン力で感光体４に付着する。この露光位置１
６はトナー層と感光体４が分離する所に近いことが重要
で、露光位置１６がトナー接触領域１４に入り過ぎると
露光した領域が再び帯電し、現像バイアスＶ。

と同電位になるためトナー１０は感光体４に付着しない
ことになる。

露光器９にＬＥＤを用い、Ｓｅ（増感用にＴｅを含む）
を光導電体層１として用いた実験で、現像バイアスＶｏ
＝　　２０Ｖ、光導電体層１の膜厚１μｍで１．１の記
ＤＨ度を得た。さらに、Ｖｏ＝＝２５Ｖおよび膜厚２μ
ｍのＡｓ２Ｓｅ３の光導電体層１で１．１、Ｖｏ　＝　
　３０Ｖおよび膜厚５ｐｍのアモルファスシリコン（ａ
−８ｉ）の光導＝体ａ１で１．０の記Ｒ濃度を得た。こ
れらは後述する転写によって得られた記録紙１２上の濃
度である。

一方、正の現像バイアスでも若干地かぶりが発生しやす
いものの、はぼ同様の現像バイアスＶｏで同等の記録濃
度が得られ、基本的には正・負のいずれの極性でも地か
ぶりのない記録画を得ることができた。

ところで、感光体４に付着した導電性磁性トナー１Ｑ（
１０’Ω（至）の抵抗率）を第１図に示すようなローラ
転写で、記録紙１２としてＰＰＣ用紙に転写した場合、
以下のような結果を得た。光導電体層（Ｓ　ｅ）の膜厚
が５０μｍの場合、８０％程度の転写効率であったが、
膜厚が１μｍの場合、９０％を上回る転写効率を得た。

ただし、導電性ローラ１１と感光体４の透明電極層２に
はいずれにおいても６００■の電圧を印加した。さらに
、前記と同一条件で、転写バイアス■、をＯ■にした場
合、記録紙１２には２０％程度以下の転写効率しか得ら
れず、ある程度以上の電圧（３００Ｖ）が必要であった
。

光導電体層１の膜厚が薄いときに転写効率が高くなる原
因は以下のように考えられる。

光導電体層１を薄くすることで、転写時にトナー８にか
かる電界が強くなったこと、およびトナー８は導電性な
ので、トナー８の持つ電荷は記録紙１２に逃げるが、光
導電体層１が薄いため抵抗値が低くなるとともに６００
ｖの転写バイアスＶＤ下でキャリアの注入が容易となり
、記録紙１２とトナー８と感光体４が接触している間は
トナー８に電荷を供給し続け、トナー８と記録紙１２と
のクーロン力が弱まらないと考えられる。

また光導電体層１の膜厚が従来用いられている範囲内（
２０〜５０μＩｎ）では、導電性磁性トナー８を用いた
場合、転写時に画像が乱れ、実用面で使用できる品質を
得ることができない。この理由を第３図を用いて説明す
る。第３図（ａ）、（ｂ）ｐ（ｅ）はトナー転写過程を
順に示したものモある。

第３図（ａ）では、トナー１７−１．１７−２゜・・・
（総称するときは１７を用いる）が負に帯電していて、
記録紙１２側から逆極性の正の転写バイアス■竜の印加
を行うと、トナー１７−３が記録紙１２に付着する。ト
ナー１７は導電性なので、付着したトナー１７−４は記
録紙１２より電荷注入を受け、電気的に中和し、付着が
弱まる。

第３図（ｂ）の段階では、記録紙１２に付着したトナー
１７−４は領域２５の負電荷に対して正電荷が誘起され
、負に帯電した領域２５（未露光部分）へ吸引される。

またトナー１７−３が記録紙１２へ付着したため、抜け
た部分に電界が拡がり、トナー１７−２はトナー１７−
５の位置へ移動する。この現像も転写時の分解能を悪く
する原因である。

第３図（Ｃ）の段階では、光導電体層１側へ吸引された
トナー１７−８は最初のトナー１７−３の位置より大き
くずれることになる。このトナー１７−８は再び記録紙
１２に付着するが、本来転写されるべきトナー１７−７
の位置よりずれてしまっている。さらに、この現象が繰
り返され、記録内の分解能が悪くなる。もし、絶縁性ト
ナーであれば、記録紙１２に付着した後、トナー１７へ
の電荷注入を受けないので、クーロン力が保持され、再
び光導電体層１へは吸引されず、分解能が維持される。

しかし、絶縁性トナーであれば、第２図の現像装置で可
視像を得ることができない。

また記録紙１２を普通紙でな（絶縁層と低抵抗層を持つ
静電記録紙を用いて分解能の良い記録内を得ることがで
きるが、静電記録紙のコストが高いという問題がある。

上記のように、分解能が劣化するのは、光導電体層１を
厚くしたために生じると考えられる。すなわち、光導電
体層１を十分薄（することで、トナー１７に働く電界が
透明電極層２側に集中し、記録紙１２がかなり接近しな
い限りトナー１７は飛ばない。

第４図（ａＬ　（ｂ）ではトナー１８−１．１８−２、
・・−（総称するときは１８を用いる）に生じろ電気力
線の概略を示す。

第４図（ａ）は、光導電体層１の膜厚がトナー１８の粒
径より十分薄い場合であって、トナー１８−１について
、電気力線は大部分感光体４の側に集中し、記録紙１２
との間の電界Ｅ１は小さい。

したがって、記録紙１２がかなり接近しない限りトナー
１８が飛ばない。トナー１８−３が飛ぶ状態ではすぐに
記録紙１２とトナー１８−３と光導電体Ｎ１１とが接触
するため、はとんど横方向へのずれはない。

第４図（ｂ）は、光導電体Ｊｉ！１１が厚い場合であっ
て、第４図（ａ）の場合に比べて、感光体４側に向かう
電気力線の数はずっと少なく、記録紙１２との間の電界
Ｅ３は大きい。そのため、トナー１８−４が飛び、第３
図を用いて説明したように大きく横へずれ、分解能が悪
くなる。

第５図は市販の普通紙に転写した実験であり、トナー粒
径１５μｍを用い、光導電体ｒＨ１の膜厚を１μｍから
７５μｍまでの範囲で、１ビット交番および２ビット交
番の白・黒縞模様について、本来臼であるべき領域に入
り込んだトナー数Ｗと黒領域に存在するトナー数Ｂを求
め、全トナー敬に対して白領域に入り込んだトナー数の
割合、すなわちｗ下丁×１００を求めた。５０％のとき
は、全く分解せず、０％のときは完全に分解しているこ
とになる。トナー数の測定には、粒子アナライザ（日本
レキ。レータ（株）、ＬＵＺＥＸ４５０）を使用し、Ｓ
ｅ感光体を用い、転写バイアスｖ電を＋５００■とした
。１０〜７５μｍの範囲内ではほとんど変化はないが、
光導電体層１の膜厚が１０μｍ以下の所で飛躍的に分解
能が良くなっている。従来使用されている光導電体層１
の膜厚２０〜５０μｍとは質的変化を呈している。

また１ピット交番について記録品質を主観的に評価した
結果を第１表に示す。

第１表 ０　分解能の劣化が感じられない Ｏ・・分解能の劣化がみられるが品質的に許容できる Δ・・分解能の劣化がみられろがかろうじて許容できる ×・・分解しているとはいえない 第１表に示すように、膜厚が１０μｍ以下になれば、実
用上問題のない程度の分解能を得ることができる。

さらに、前記で説明した現像法では、従来使用されてい
なかった薄い光導電体層１で可視像を得ることができ、
そのときの現像バイアスＶＤ　（１５■〜４０Ｖ）は従
来の１７５〜１／２０なので、転写時に１度記録紙１２
に付着したトナー１８を再び光導電体層１側へ引き戻す
電界が弱くなっているため、このことも分解能向上に寄
与していると考えられる。

以上のように、１０μｍ以下の膜厚の光導電体層１を用
いれば導電性磁性トナー８（第１図）を用いても転写効
率が高く、分解能の良い記録側をＰＰＣ用紙上に得るこ
とができた。

また膜厚５μｍの光導電体層１（増感のためＴｅを含有
するＳｅを使用）において、現像バイアスＶｏを一４０
Ｖとしたとき、記録濃度１．０で地かぶりのない記録側
を得た。しかし、現像バイアスＶ、を−ＳＯＶに上げた
場合、記録品質に影響する地かぶりが発生した。これは
、帯電時のリーク電流が太き（なるため、感光体４の表
面が十分な帯電電位を得ることができず、トナー８の電
位と感光体４の表面電位差が大きくなり、磁気力に打ち
勝って、トナー８が感光体４に付着するためと思われる
。また膜厚５μｍのアモルファスシリコンでは、Ｓｅの
ときよりリーク電流が大きいため、−３０Ｖ以上で地か
ぶりが生じた。このように、膜厚５μｍの光導電体層１
では現像バイアスが一５０ｖを越えると地かぶりが生じ
る。

現像機５におけるトナー８の搬送手段において、磁気ロ
ーラ６の回転およびスリーブ７の回転の両方法がある。

現像機５でトナー８の搬送を磁気ローラ６の回転で行っ
た場合、第６図における斜線部のトナー層１９は第６図
（ａ　）、　（ｂ　Ｌ　（Ｃ）のようなふるまいをする
。第６図（ａ）は、第２図と同一の磁極位置であり、露
光位置１６で適正な現像が行われる。磁気ローラ６が回
転し、露光位置１６がトナー接触領域１４にかなり入り
込んだ第６図（ｂ）では、クリーニング作用で現像濃度
が下がる。

第６図（Ｃ）では、露光位置１６にトナー層１９がない
ため、全（現像されない。このように、磁気ローラ６の
回転でトナー８を搬送した場合、第１図の実施例では現
像むらが激しい記録側を得た。

一方、スリーブ７の回転では、穂高が変動しないので安
定した記録側を得ることができた。

なお、露光器９として、前記では発光ダイオードアレイ
を用いたが、レーザおよび液晶シャッタによって光像照
射を行ってもよいことはもちろんである。さらに、記録
紙１２として、普通紙で良好な記録側を得ることができ
るが、静電記録紙。

誘電体シートなどを用いてもよいことはもちろんである
。

そして、転写手段として、前記では導電性ローラ１１を
用いて転写したが磁気力を用いて転写してもよいことは
もちろんである。

第７図はこの発明をデイスプレィに応用した場合の応用
例である。ベルト感光体２０は、図示は省略しであるが
第１図と同様に光導電体層１．透明電極層２．透明支持
体３からなり、駆動用ローラ２１で移動させる。現像機
５および記録原理は実施例１と同じである。図中の矢印
２３は表示領域を示す。ベルト感光体２０は下から上に
動き、連続的に表示することができる。またハードコピ
ーにしたい場合、表示像を直接転写すると左右が入れ替
わった絵が出るためベルト感光体２０は上から下に動か
し、既に表示したトナー像を消去しつつ、記録紙１２上
に正しい像を得られるように再度露光を行い、トナー像
を得て転写する。

また第８図の第２の例のように口〜う２４に転写し、そ
れから記録紙１２に転写してもよい。第７図、第８図の
ようにデイスプレィにも応用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明は、光導電体層の膜厚を１
０μｍ以下にしたので、導電性磁性１−ナーを使用して
も記録紙上に良好な画像が得られるとともに、地かぶり
が少なく安定な記録側が得られる。また光導電体層の膜
厚が薄いことにより、感光体の製造コストが安くなる。

特に、無害で、かつ感度・耐久性に優れるａ　−Ｓ　ｉ
は、成長スピードが１時間当たり５〜６μｍと遅いため
従来法で必要な３０μｍの膜厚にするまでに５〜６時間
もかかり、製造コストが極めて高く、そのうえ、材料コ
ストも他の光導電体材料に比べ１桁近く値段が高いが、
この発明では非常に安価に利用できる。さらに、転写手
段をローラ転写にすることで、コロナ帯電器を必要とし
ないので、数ｋＶの高電圧による危険がなくなる等の幾
多の優れた利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の構成図、第２図はこ
の発明の詳細な説明図、第３図（ａ）〜（Ｃ）は転写時
のトナーの動きを説明する図、第４図（ａ）、（ｂ）は
光導電体層の膜厚による影響を説明する図、第５図は光
導電体層の膜厚による分解能の変移を示す図、第６図（
ａ）〜（Ｃ）は現像むらを説明する図、第７図、第８図
はこの発明の応用例を示す構成図である。 図中、１は光導電体層、２は透明電極層、３は透明支持
体、４は感光体、５は現像機、６は磁気ローラ、７はス
リーブ、８はトナー、９は露光器、１１は導電性ローラ
、１２は記録紙、２０はベルト感光体、２１は駆動用ロ
ーラ、２２は光収束性第１図 Ｏ ６：磁気　　　　　２ｚ：九収束性しンス゛＋Ｉ撃富Ｕ
讐］ヒ０履瞥÷Ｃ孟氷−轟ＣＣ佃手続補正菅）（方式） 昭和６２年１１月２０日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明支持体上に透明導電層と光導電体層を設けた
   感光体と、前記光導電体層に近接配置されて導電性スリ
   ーブおよび内部に磁石を有する現像機と、この現像機と
   前記透明導電層間に現像バイアスを印加する手段と、前
   記透明支持体側から露光して光像に対応させて選択的に
   トナーを付着させてトナー像を形成させる露光手段と、
   前記トナー像を記録紙に転写して画像を記録する転写手
   段とを備えた画像記録装置において、前記光導電体層の
   厚さを１０μｍ以下にしたことを特徴とする画像記録装
   置。
2. （２）転写手段は、電圧を印加した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（１）項記載の画像
   記録装置。
3. （３）現像機の磁石の位置を固定し、トナーを搬送する
   ためにスリーブを回転させる構成とするとともに、露光
   位置を感光体とトナー層との接触領域の中央部より感光
   体移動方向の側にあってトナー層と光導電体層が離れる
   よりも前に設定したことを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項記載の画像記録装置。