JPS63133179A

JPS63133179A - 記録装置

Info

Publication number: JPS63133179A
Application number: JP28125386A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shimazaki; 隆島崎; Kenichi Tsuneeda; 常枝　健一
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Intelligent Technology Co Ltd
Priority date: 1986-11-26
Filing date: 1986-11-26
Publication date: 1988-06-04

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］本発明は帯電された像担持体上に光を照射して静電潜像
を形成する行程を含む記録装置に関する。

（従来の技術）この種の記録装置は例えば、第１３図に示すように、像
担持体としてドラム状の感光体１を備えており、この感
光体１の周囲部には矢印で示す回転方向に沿って順次、
帯電器２、露光部３、現像器４、転写チャージャ５、剥
離チャージャー６、クリーナ７、除電器８を配設してい
る。

しかして、上記感光体１は帯電器２によって、その表面
が均一に帯電されたのち、露光部３で静電潜像が形成さ
れる。この静電潜像は現像器４でトナー（現像剤）が供
給されて可視化され、転写チャージャー５で、転写部材
上に転写されたのち、剥離チャージャー６で剥離される
。

一方、転写後に、感光体１に残留したトナーはクリーナ
７でクリーニングされ、しかるのち、除電器８で潜像が
消去されて一行程が終了する。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、従来においては、感光体１に残留したト
ナーをクリーナ７で内部に掻き取るため、通常、２００
０〜３０００枚の記録でクリーナ７内がトナーで満杯に
なり使用不能になってしまう。

なお、一部の機器では、クリーナ７を感光体１と一緒に
廃棄してしまうものがあるが、消耗品コストが高くなる
上、プリンタのような使用頻度の高い機器には交換作業
中に使用不能となるので好まれない。

そこで、通常は、クリーナ７内にトナー回収用のトナー
搬送スクリュウ−１１が設けられ、クリーナ７の外部に
設けられたトナー回収ボックス（図示せず）にトナーを
送り出し回収すようになっている。

しかしながら、上記回収ボックスは機器内の場所を専有
するため、大きなものが付けられず、数千枚の記録で交
換が必要となり好ましくない。また、回収ボックスの取
外時に、トナーの一部がこぼれたり、交換者の手や衣類
、床等を汚すことがあるため好まれない。

また、クリーナ７のブレード１２を感光体１の表面に当
接させるため、感光体１が傷付き易く、ＯＰＣ感光体の
ような安全無害であるが、柔らかい感光体は極端に寿命
が縮むため、小径ドラムのような１枚の記録を行なうよ
うなものは交換サイクルが短くなり、好ましくなく、機
器の小形化の障害になるという問題点があった。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は上記問題点を解決するため、像担持体上に像形
成手段により、静電潜像を形成し、この静電潜像に現像
手段により、現像剤を供給して反転現像し、この反転現
像された現像剤像を転写手段により、被転写拐に転写す
るものにおいて、前記転写手段による現像剤像の転写前
に前記像担持体を除電する除電手段を備え、前記転写時
に像担持体上に残留した現像剤を前記現像手段より、現
像と同時に電気的に吸引除去することを特徴とするもの
である。

（作用）上記手段により、簡単な構成で、汚したり、像担持体を
傷付けたりすることなく、像担持体上の残留現像剤をク
リーニングでき、しがも、現像剤像の転写効率を向上で
きるようにした。

（実施例）以下、本発明を第１図乃至第１２図に一実施例を参照し
て説明する。

第１図は本発明の画像形成装置の概要を示すレイアウト
図である。

この画像形成装置は半導体レーザを用いた電子写真方式
のＬＡＰ　（レーザビームプリンタ〉である。

本装置は電子計算機、ワードプロセッサーなどの外部装
置であるホストシステム（図示しない）とインターフェ
ース回路等の伝送コントロール（図示しない）を介して
結合され、これにより、ホストシステムよりの印字開始
信号を受けると、感光体２１が回転する。前記感光体２
１は帯電器２２により帯電させられる。次に、ホストシ
ステムよりのドツトイメージデータを受けて変調された
レーザビームをポリゴンスキャナ２３を含む光学系２４
を用いて上記帯電された感光体２１を走査露光し、静電
潜像を形成する。静電潜像は現像器２５によって現像さ
れ、顕像化される。次いで、カセット２６より搬送され
た転写部材２７上に転写帯電器２８を用いて顕像を転写
し、定着器２９により、転写部材２７上に顕像を定着し
、トレイ３０上に排出する。

上記現像器２５は第２図に示すように、現像ローラ２５
ａと、この現像ローラ２５ａの表面に形成された現像磁
気ブラシ７２の感光体２１との摺接部、すなわち、現像
位置７３よりも、回転方向の上流に設けられ、現像剤磁
気ブラシ７２の厚みを規制するドクタ７４と、現像剤収
容部７５ａに収容された現像剤撹拌体７６ａと、トナー
補給部７５ｂに補給されたトナーを撹拌搬送する撹拌搬
送体７６ｂとをケーシング７７内に収容するとともに、
感光体２１を内蔵した構成となっている。

前記現像剤収容部７５ａ内にはトナー（着色粉〉ｔとキ
ャリア（磁性粉）とからなる現像剤が収容されている。

−〇− また、上記現像ローラ２５ａは感光体２１の回転中心を
通り水平線りに対し、角度α（約５ｏ°）となるように
設けたられた磁気ロール７８と、この磁気ロール７８に
嵌合され図中反時計方向に回転するスリーブ７９とから
構成されている。上記磁気ロール７８は３つの磁極部８
０．８１．８２を有し、そのうち、磁極部８０と磁極部
８２はＳ極、磁極部８１はＮ極となっている。前記磁極
部８１と磁極部８０との間の角度θ工は１５ｏ６、磁極
部８１と磁極部８２の間の角度θ２は１２０”に設定さ
れている。

ところで、本発明においては、電子写真方式のプロセス
の簡素化を行なうため、反転現像法を採用し、かつ、転
写残りトナーｔの除去を現像と同時に行なう方法を採用
した。この際、感光体２１の表面電位の変化及び感光体
２１上のトナー状況等は第３図に示す如くである。

すなわち、感光体２１は第３図（ａ）、第４図（ａ）に
示すように、帯電器２２により、たとえば、−６００Ｖ
に帯電される。この時、前回のコピー動作で転写しきれ
なかった感光体２１上のトナーｔも同時に帯電されると
ともに、トナーｔの下の感光体２１も帯電される。この
ことは、トナーｔをウレタンブレードなどで除去しても
、感光体２１の表面電位が８０〜９０％程度保持されて
いるという実験結果から判明している。

本実施例の装置ではスコロトロンチャージャを用いて表
面電位を均一化したため、トナーｔの下の感光体２１の
部分の電位は上で述べたようにトナーｔがない部分に比
べ若干低くなっているが、この電位差は実用上全く問題
にならない。

また、上記感光体２１は先に述べたようにホストシステ
ムよりのドツトイメージデータを受けて変調され光学系
２４により、走査されたレーザビームを受けて表面電位
が減衰され、第３図（ｂ）、第４図（ｂ）に示すように
、静電潜像を形成する。

この静電潜像は現像器２５によって、現像されるわけで
あるが、このとき、転写残りとして感光体２１上に付着
してきた画像にとって不要なトナーｔは同時に現像器２
５によってクリーニングされる。また、感光体２１上の
静電潜像は現像器２５によってトナー（着色粉）ｔが供
給されて顕像化された後、第３図（ｄ）、第４図（ｄ）
に示すように、転写部材２７上に転写帯電器２２よって
転写される。

転写帯電器２８には、マイナス帯電しているトナーｔと
は逆極性の高電圧が印加され、プラスのコロナ放電を転
写部材２７の裏から行ない、転写部材２７を正帯電させ
、マイナスのトナーｔを転写部材２７に引き付ける役を
している。このようにして、画像が転写されたのち、第
３図（ｅ）、第４図（ｅ）に示すように、感光体２１は
除電器１０１によって除電される。

次に、実験データを含めて原理、条件等を説明する。

本クリーニング同時現像プロセスは反転現像で行なうと
いうところにポイントがある。それは、トナーｔの極性
と帯電の極性が同じであるため、帯電器２８によるトナ
ーｔの極性が反転することがないからである。

しかしながら、本方式ＣＤＰでは良好の画質を得るため
には、一定のプロセス条件が必要である。

第５図はここで用いる用語の説明図で、感光体２１が帯
電器２２で帯電され未露光のまま現像位置に達したとき
の電位を帯電電位Ｖｎとし、光学系２４により、露光さ
れ、減衰した電位を露光後電位■ｅｒ１現像器２５の現
像ローラ２５ａに印加される電位を現像バイアスｖｂ１
露光後電位Ｖｅｒと現像バイアスｖｂとの差をクリーニ
ング電位ＶＣｌ　＝Ｖｏ−Ｖｂとする。本実施例では感
光体２１は負帯電用のＯＰＣを用いたが正帯電タイプも
考慮してＶａ　、Ｖｂ、Ｖｅｒ。

Ｖｂ−Ｖｅｒ、ＶＯ−Ｖｂは絶対値とする。

第６図に示ずように、第１現象は横軸に現像電位Ｖｂ−
Ｖｅｒ、縦軸に画像濃度をとり、測定データをプロット
したものであるが、良好な画像濃度１．０以上を得るた
めには、現像電位１００Ｖ以上必要なことがわかる。

また、第２現象は横軸に現像電位ｖｂ−ｖｅ　ｒ、縦軸
に帯電電位Ｖａを示したもので、各プロット点は転写部
材２７上の画像においてクリーニング不良による感光体
２１の１回転前の画像によるメモリの発生状況を示した
ものである。ここでは、現像電位が３００Ｖより多いと
、クリーニング不良に起因するメモリが発生することが
判明している。これは、現像電位が３００Ｖ以上になっ
ても画像濃度は増加しないが、実際のトナーｔの付着量
は増加しており、転写残りトナーｔも同時に増加してい
るためと考えられる。

また、第３現象は横軸にクリーニング電位Ｖ。

−ｖｂ、縦軸に帯電電位Ｖｏをとり、転写部材２９上の
メモリ画像の発生具合を現わしたものである。ここで、
クリーニング電位■ｏ−■ｂが零だと、メモリは確実に
発生し、少なくとも、５０Ｖ以上必要であることが判明
している。

しかしながら、クリーニング電位Ｖ　（３）−Ｖ　ｂが
大きくなると、トナーｔに現像ローラ２５ａから電荷が
逆注入してしまいトナーｔの逆帯電が確実に発生するた
め、画像かぶりがクリーニング電位６００Ｖ以上で発生
ずる。

また、現像剤のキャリアの最大磁力が５０〜１５０ｅｍｕ／ｇのものを用いて現像画出しを行
なったところ（現像ローラ主極、磁束密度１０００ガウ
ス）クリーニング電位が６００Ｖ以上ではキャリア付着
が発生してしまうことがわかり、クリーニング電位Ｖｏ
　−Ｖｂは５００Ｖ以下が好ましいことが判明した。

一方、現像同時クリーニング方式はトナーｔの特性が影
響される。ここで、トナーｔの特性を調べるため、次の
ような実験を行なった。トナーｔの付着していない感光
体２１上に帯電、露光を行ない静電潜像を形成し、これ
に、反転現像を施し画像を形成させる。

この時の感光体２１上のトナー像をメンディングテープ
（３Ｍ社製）に取り、白紙に張り反射濃度を測定、これ
を［）ｄとする。

次に上記同様に感光体２１上に画像形成させ、転写をせ
ず、光除電をし、再帯電する。そして、露光をせず、現
像器２５を通過させたのち、トナー像をメンディングテ
ープ（３Ｍ社製）にとり、白紙上で、濃度をとる。この
ときの濃度をＤｃｌとする。すると、クリーニング効率
ξはξ−１−Ｄｅ　ｌ　／Ｄｄと表わせる。

ここで、トナーｔの帯電量（μＣ／ｇ＞を変えて上記ク
リーニング効率を調べたところ、第７図のようになった
。

通常、転写残りトナーｔの多い場合というのは、画像濃
度が高い場合で、大体転写濃度１．６くらいの時である
。そして、転写効率は７５〜９０％程度である。ここで
、転写効率を低い方の値７５％とすると、感光体２１上
に残る未転写トナー濃度（メンディングテープ法）は次
式、Ｄｐ／　（Ｄｄ＋Ｄｐ）＝η １．６／（Ｄｄ＋１．６）＝０．７５くここで、Ｄｐ：転写濃度、Ｄｄ：転写残り濃度、η：
転写効率）より、約０．５３となる。これだけの量が感光体２１上
にあれば、クリーニングなしではメモリーとなるが、感
光体２１上で、Ｄｅｌを０．１まで現像同時クリーニン
グで減少させられれば転写画像上では全く問題とはなら
ない。

ここで、クリーニング効率ξの式に［）ｃｌ＝０．１、
Ｄｄ＝０．５３を代入すると、ξ−１−Ｄｃｌ／Ｄｄ１−０．１１０．５３＃０．８１となり、大体８０％以上のクリーニング効率があれば良
いことが分る。ここで、第７図を見ると８０％以上のク
リーニング効率を得るにはトナーｔの帯電量は１８〜２
８ηＣ／ｇでれば良いことが分る。

次に、上記感光体２１について詳述する。

感光体２１は第８図に示すように、外径３０ｍＩｎの両
切りのアルミニュームの筒（肉圧０．８ｍ）３１と、こ
の筒３１の上に設けられた電荷発生層３２と、この電荷
発生層３２の表面に塗布された電荷輸送層３３とによっ
て構成されている。

上記電荷発生層３２はτ型フタロシアニン（東洋インキ
製）と、ブチラール樹脂（ＵＣＣ製）を重量比１：１で
厚さ０．１蝉に塗布したものである。上記電荷輸送層３
３は９−エチルカルバゾール−３−カルボキシアルデヒ
ド−メチルヒドラゾン（ＥＣＭＰ、乾卯薬品製）と、ボ
リアリレート（Ｕ−１００，ユニデカ類）を重量比で０
．６５の割合で１７−厚に塗布したものである。

この電荷輸送層３３は透光性で、電荷発生層３２の上部
にあるため、３０Ｉ１１ｎ以下のトナー粒子ｔが表面に
存在していても第９図に示すように、感光体２１が露光
された時には回折光３４と電荷輸送層３３内での反射散
乱光３５により、電荷発生層３２にはトナー粒子ｔの陰
はほとんどできないか、または、実用上問題のない程度
の薄さでしかできない。

しかし、トナー粒子ｔの径が３０譚以上になると、これ
は３０ｐｒＬ以下の黒ベタ上に白斑のメモリとして画像
不良を発生する。

上記電荷輸送層３３は露光光源に対し透光性であれば、
材料は何でもよく、また、厚みはトナーｔの平均粒径以
上なければ画像不良の原因となる。

さらに、第１０図で示すように、残留電位特性から３０
譚厚以下が望ましい。

本実施例で用いた感光体２１は第１１図に示すように、
半減光量６，２８ｒＧ／ｃｄの感度を有し、露光光量は
２０〜３０ｅｒｇ／ｃｄを用いている。

また、ＣＤＰプロセスを開発するにあたり、転写残りト
ナー量と、メモリの関係を調べてたところ、転写残りト
ナー量が０．１１Ｉｇ以上あると画像上にメモリがある
ことが確認された。これはちょうど転写効率が７５％で
転写濃度が１．６程度の時に相当する。そのため、多湿
環境で転写効率が低下し、転写チャージャー２８の電圧
を上げても湿度８５％ではメモリ像の発生が見られた。

そこで、第２図に示すように、転写前に感光体２１を除
電する除電ランプ８８を設けたところメモリが除去され
た。このときの光量は感光体２１の半減露光量の２倍以
上が必要であった。

この原因を調べるため、転写前、除電のＯＮの時とＯＦ
Ｆの時の画像（転写）濃度を調べたところ第１２図の示
すように、画像（転写）濃度が約１割増していた。

これは転写効率が増したたため、多湿環境下でも、転写
効率が常温並になり、メモリの発生が防止できた考えら
れる。

ここで、転写前除電は次のような工夫をした。

本装置では転写部材２７は現像器２５の上を搬送される
。ここで、転写前の除電ランプ８８は現像ローラ２５ａ
の上方で、かつ、紙バス８７の下に設けられなければな
らない。

ところで、感光体２１の小形化により、現像器２５の真
上に取付けると、飛散したトナー（着色粉）ｔが付着し
てしまい記録枚数の増加とともに、感光体２１上に照射
される光量が減少してしまう。

そのため、本実施例では転写前の除電ランプ８８の感光
体２１への照射口８９に透明導電膜ＩＴＯの付いたマイ
ラー９２を透明導電膜を感光体２１側に向けて取付け、
感光体２１の帯電電位と同じ一６００Ｖの付着防止バイ
アス電圧を印加しトナー（着色粉〉ｔの付着を防止した
。この付着防止バイアスは感光体２１の帯電と同極性で
、現像バイアス以上が効果があるが１０００Ｖ以上にな
ると、他の部品との放電が発生しやすい為、現像バイア
ス以上１０００■以下が好ましい。また、ここでは、転
写前除電ランプ８８は現像ローラ２５ａより感光体２１
から離し、透明アクリル板９０を用いて感光体２１に導
いている。なお、転写前除電カバー９１は転写部材２７
のガイドを兼ねており、転写部材２７のチャージャリー
クによる転写不良を防ぐため、絶縁部材となっている。

なお、除電カバーを金属等で作り、その表面に絶縁部材
を設けてもよい。

［発明の効果〕以上説明したように、本発明によれば、像担持体上に残
留した現像剤を現像手段により、現像と同時に電気的に
吸引除去するから、従来のように回収ボックスを必要と
することがなく、小形軽量化が可能になるとともに、汚
れを生じる虞れもなく、さらに、像担持体にクリーニン
グブレードを当接させない為、像担持体の寿命も長くで
きる。

また、現像剤像の転写前に像担持体を除電する除電手段
を備えたから、現像剤像の転写効率が向上し、メモリー
像の発生を防止して良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１２図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は画像形成装置を示す概略的構成図、第２図は現
像器およびその周辺機器を示す構成図、第３図は画像形
成プロセスを示す説明図、第４図はそのプロセス時おけ
る感光体の表面電位の変化を示す説明図、第５図は各種
の電位を示すグラフ図、第６図は各種の電位に対する画
像特性を示すグラフ図、第７図はトナーの帯電量とクリ
ーニング効率との関係を示すグラフ図、第８図は感光体
を示す断面図、第９図は感光体上にトナーが付着してい
る時の露光状態を示す説明図、第１０図は感光体の膜厚
の違いと露光後電位との関係を示す説明図、第１１図は
感光体の光感度特性図、第１２図は転写前除電の有無に
よる画像濃度を比較して示す説明図、第１３図は従来例
を示す概略的構成図である。２１・・・感光体く像担持体）、２４・・・光学系（像
形成手段）、２５・・・現像器（現像手段〉、２７・・
・被転写材、８８・・・除電ランプ（除電手段）。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦シ９’ｌ　　　　　’７’ｌ　　　　Ｚ’ｌ　　　　Ｏ’
ＩＷ盲ｌ：＊［嘗封第７図第８図第９図第１３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）像担持体上に像形成手段により、静電潜像を形成
し、この静電画像に現像手段により、現像剤を供給して
反転現像し、この反転現像された現像剤像を転写手段に
より、被転写材に転写するものにおいて、前記転写手段
による現像剤像の転写前に前記像担持体を除電する除電
手段を備え、前記転写時に像担持体上に残留した現像剤
を前記現像手段より、現像と同時に電気的に吸引除去す
ることを特徴とする記録装置。
（２）除電手段は光により除電を行ない、その光量は像
担持体の帯電電位を半減させる光量の２倍以上であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の記録装置。