JPH01239568A - 画像形成方法 - 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】 〔概要〕 感光体の画像光を照射した部分にトナー像を形成して、
表示或いは記録紙へ転写を行なう画像形成方法に関、シ
゛、 現像機のスリーブに矩形波電圧を印加する画像形成方法
において、矩形波電圧の印加効果を改善し、記録品質を
向上することを目的とし、少なくとも、透明基体、透明
または半透明の導電層及び光導電層を積層して成る感光
体と、該感光体の光導電層側に配置された導電性非磁性
スリーブとその中のマグネットローラとから成り、導電
性を有する現像剤を、スリーブの外側に満たした磁気ブ
ラシ現像機と、 該磁気ブラシ現像機のスリーブに、矩形波電圧を発生し
印加する電圧印加手段と、 前記感光体の導電層側において、前記磁気ブラシ現像機
のスリーブと対向する位置に設けられ、画像露光を行な
う画像露光手段と、 を有する画像形成装置において、 前記のマグネットローラは固定とし、その外側のスリー
ブを回転させることによって、現像剤を搬送する方法を
採っている。

［産業上の利用分野］ 本発明は、感光体の画像光を照射した部分にトナー像を
形成して、表示或いは記録紙へ転写を行なう画像形成法
に関するものである。

現在の複写機或いは高速・高印字品位のプリンタは、電
子写真記録方式を用いたものが一般的である。この方式
は、感光体を記録媒体に用い、−様帯電・画像露光・現
像・転写・定着・除電・クリーニングの工程で記録が行
われる、いわゆるカールソンプロセスである。

カールソンプロセスでは、−様帯電・転写・除電にコロ
ナ放電器を用いる。コロナ放電器は、数ｋＶの高電圧を
コロナワイヤに印加する構成であるから、高圧電源が必
要であるとともに、湿度・粉塵等の影響を受は易いので
、信頼性が低いという短所がある。また、コロナ放電器
で発生するオゾンが、臭気を発生するとともに、近年オ
ゾンの人体への有害性が問題となっている。

さらに、上記した７つの工程が必要であるため、装置が
複雑になるとともに大型化する欠点がある。

最近、上記の問題点に鑑み、コロナ放電器を不要とし、
装置の小型化に着目した画像形成方式が提案されている
。本発明は、そのひとつの方式に関するものである。

〔従来の技術〕

第６図に従来の画像形成装置の模式側面図を示す。図に
おいて、感光体１は透明基体１ａ・透明導電層１ｂ・光
導電層１ｃから構成され、透明導電層１ｂがアースに接
続されている。感光体１の光導電層１ｃ側に設けられた
磁気ブラシ現像機２は、マグネットローラ２ａと導電性
非磁性スリーブ２ｂから成り、マグネットローラ２ａが
回転自由である。この現像機２に、帯電トナー（図にお
いて極性はマイナス）と導電性キャリアの混合又は導電
性トナーから成る現像剤４を充填し、マグネットローラ
２ａの回転によって、図中矢印方向（反時計方向）に現
像剤４を搬送する。感光体１を挟んで、磁気ブラシ現像
機２の反対側には、画像露光手段５を配置する。

磁気ブラシ現像機２には、電源３によって矩形波電圧が
印加される。この矩形波電圧は、制御系６により、画像
露光手段５の発光タイミングと同期している。この様子
を第７図に示す。電圧Ｖ。

が印加されている時に、画像露光手段５では画像露光を
行う。この電圧■、は、使用する感光体１のホトキャリ
ア極性と反対の極性（図ではキャリアがプラスであるの
でマイナスとなっている）である。また、■、は、アー
ス電位または■８の反対極性とする。

次に、この装置における画像形成プロセスを示す。感光
体ｌの光導電層ＩＣを画像露光すると、光導電層１ｃ内
にホトキャリアが発生する。この時、制御系６により、
画像露光手段５の発光タイミングと同期して、矩形波電
圧のＶｌ　　（マイナス）がスリーブ２ｂに印加される
ので、ホトキャリアの内ｖ８と逆極性のキャリア（正孔
）が、光導電層ＩＣ表面に移動して潜像電荷７となる。

この時、光導電層１ｃの静電容量が見掛は上増加するた
め、付着トナー量が多くなり、露光部と非露光部とであ
る程度コントラストのあるトナー像となる。

次の瞬間には、ｖヶがスリーブ２ｂに印加されている。

このｖヶは、■、印加時に感光体１に付着した非露光部
の余分なトナーを静電力によって現像機２に回収する働
きをする。この際、露光部のトナーも僅かに回収される
が、潜像電荷７とトナー電荷の静電拘束力によって、大
部分のトナーが感光体１上に残り、鮮明なトナー像８が
形成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで従来装置では、現像剤４の搬送は、マグネット
ローラ２ａの回転で行なっている。マグネットローラの
回転による現像剤の搬送は、現像剤４が感光体１と接触
している現像部において、現像剤の穂の疎密変化を発生
させる。すなわち、マグネットローラ２ａが回転するこ
とで、現像部において磁束が周期的に変動するため、現
像剤の穂の疎密が変化する。この疎密変化が、現像部に
おける現像剤の実効的な電気抵抗を変化させ、その結果
、スリーブに印加した矩形波電圧は、感光体１上では変
動してしまい、前述した矩形波電圧の機能が十分に発揮
できない。そのため、現像縞・かぶり等が発生し良好な
印字が得られないことがままあった。

また、マグネットローラの磁橘と磁極の間では、現像剤
４の穂が図のように寝ているため、現像機２と感光体１
間の実質的な電気抵抗は大きくなる。

スリーブに印加した矩形波電圧は、現像剤の電気抵抗と
現像剤及び感光体ｌの静電容量によって決まる時定数の
影響で、感光体ｌには歪んだ電圧波形しか印加されず、
この原因によっても矩形波電圧の機能が不十分で、かぶ
りが発生しやすい。

また、現像領域において、現像剤４の搬送方向と感光体
１の移動方向が同じなために、静電潜像７に対して現像
剤４の供給能力が低くなり、印字濃度が低くなる恐れが
ある。

本発明の技術的課題は、現像機のスリーブに矩形波電圧
を印加する画像形成方法において、矩形波電圧の印加効
果を改善し、かつ現像剤を現像領域に充分供給可能とす
ることにより、記録品質を向上することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明による画像形成方法の基本原理を説明す
る図である。なお、図において、制御系は省略されてい
る。

磁気ブラシ現像機９は、スリーブ９ｂの中にマグネット
ローラ９ａを内蔵した構成になっている。本発明では、
このマグネットローラ９ａを固定とし、スリーブ９ｂを
回転させることで、現像剤４を搬送する。

〔作用〕

このようにスリーブ９ｂを回転させ、マグネットローラ
９ａは固定なため、現像部における磁束は一定となり、
現像剤の穂の疎密変化が生じるようなことはない。した
がって、従来マグネットローラ９ａの回転によって発生
していた矩形波電圧の変動は小さくなり、現像縞のない
鮮明なトナー像８が得られる。

また、固定されたマグネットローラ９ａの磁極の一つ９
１を感光体１と対向配置することによって、現像剤４は
常時穂が立った状態になる。そのため、現像機９と感光
体１間の現像剤の実効的な電気抵抗は、従来方法の場合
よりも小さくなる。その結果、現像領域での時定数も小
さくなり、スリーブ９ｂに印加した矩形波電圧は、歪の
少ない状態で感光体１に加わるので、かぶりの少ない鮮
明なトナー像８が得られる。

現像領域において、感光体ｌの移動方向と現像剤４の移
動方向が反対方向となっている。このことによって、現
像領域の静電潜像７に対して、現像剤４の供給が十分な
されるため、トナー像８の印字濃度は高（なる。

〔実施例〕

次に本発明による画像形成方法が実際上どのように具体
化されるかを実施例で説明する。第２図に本発明方法を
画像記録装置に適応した第一の実施例の全容を示す。

１０は無端状の感光体フィルムである。この感光体フィ
ルムｌＯは、第３図に示すように、厚さ１００μｍのポ
リエチレンテレフタレートの透明基体ｌｏｄ上に、ＩＴ
Ｏ（酸化インジウム）蒸着膜の透明導電層１０ｂを設け
、さらに光導電層として、ＣＧＬ（電荷発生層）１０ｃ
とＣＴＬ　（電荷輸送層）ｌｏｄから成り、厚さが約１
０μｍの機能分離型の有機光導電層を設けたものである
。以上のような感光体フィルム１０の透明導電層１０ｂ
はアースに接続され、感光体フィルム１０自体は、フィ
ルム駆動ローラ１１に接続されている動力系（図示せず
）によって図中矢印方向に搬送される。

１２は磁気ブラシ現像機で、スリーブ１２ｂが回転自由
であり、その内部にはマグネットローラ１２ａが設けで
ある。マグネットローラ１２ａの磁極の一つ１２１が、
感光体フィルム１０と対向配置され、この部分を画像露
光する。磁気ブラシ現像機１２に、導電性のキャリアと
マイナス帯電用の絶縁トナーを混合した現像剤１４を充
填し、スリーブ１２ｂの回転で図中矢印方向に搬送を行
なう。この場合、現像部において、現像剤１４の搬送方
向と感光体フィルム１０の移動方向は、反対方向にする
。１５は現像剤１４の穂高を規制するためのドクターブ
レードである。

１３は矩形波電圧を発生する電源である。こめ電源１３
より発する矩形波電圧は、スリーブ１２ｂに印加される
。矩形波電圧と後述の画像露光のタイミングとは、図示
しない制御系によって同期している。この様子を第４図
に示す。本実施例の光導電Ｊｔ’Ｎ１０ｃ、　１０ｄに
は、正孔移動型を用いたため、矩形波電圧の静電潜像形
成時の電圧は、マイナス電圧とし、−２００Ｖ〜−７０
０Ｖに設定した。また、矩形波電圧のかぶり回収時の電
圧はプラス電圧とし、０■〜＋１００Ｖに設定した。矩
形波電圧と画像露光のタイミングは、図のように、感光
体フィルム１０の移動度を考慮して、マイナス電圧を印
加した後に画像露光し、露光終了後、時間をおいてプラ
ス電圧を印加している。

感光体フィルム１０をはさんで、磁気ブラシ現像機１２
と対向する位置には、画像露光手段が配置されている。

この画像露光手段はＬＥＤアレイ光学系１６で、露光光
源にＬＥＤアレイ１６ａを、集光レンズにセルフォック
レンズアレイ１６ｂを使用し、さらに、感光体フィルム
１０の光軸方向の変動を規制するためのガラス製の押さ
え板１６ｃを用いている。なお、本実施例では、画像露
光手段として挙げたＬＥＤアレイ光学系の他に、液晶シ
ャッターを用いた光学系、エレクトロルミネセンスを用
いた光学系、レーザを用いた光学系なども適応可能であ
る。

１７は、感光体フィルム１０上に形成されたトナー像で
ある。１８は記録紙である。１９は転写用導電性ゴムロ
ーラで、電源２０によって電圧（−２００Ｖ〜＝６００
Ｖ　）が印加されている。２１は記録紙１８に静電転写
されたトナー像で、ヒートローラ定着機２２によって記
録紙１８に定着され、半永久的な記録画像２３となる。

２４は、転写後感光体フィルム１０上に残った残留トナ
ー像である。２５は、残留トナー像２４の電荷及び光導
電層１０ｃ・１０ｄ内の潜像電荷を除去する除電光源で
ある。２６は、除電され静電拘束力を失ったトナー像で
ある。

次に、この実施例における画像記録プロセスを説明する
。

感光体フィルム１０を矢印方向に搬送させ、現像機１２
のスリーブ１２ａを回転させて現像剤１４を矢印方向に
搬送し、電源１３でスリーブ１２ａに矩形波電圧を印加
する。この状態で、ＬＥＤアレイ光学系１６で感光体フ
ィルム１０を画像露光する。

すると、ＣＧＬｌｏｃではホトキャリアが発生する。こ
の時、ＬＥＤアレイ１６ａの発光タイミングと同期して
矩形波電圧のマイナス電圧が印加されているので、ホト
キャリアの内正孔がＣＴＬ１０ｄ内を感光体表面近傍に
移動して潜像電荷となる。

そのため、画像露光された部分では、光導電層１０Ｃ及
び１０ｄの静電容量が見掛は上増加し、感光体フィルム
１０の表面に付着するトナー量が多くなり、露光部と非
露光部とである程度コントラストのあるトナー像となる
。

次の瞬間には、矩形波電圧のプラス電圧が、スリーブ１
２ｂに印加される。このプラス電圧が作用し、マイナス
電圧印加時に感光体フィルム１０に付着した非露光部の
余分なトナーが、静電力によって現像機１２に回収され
る。この際、露光部のトナーも僅かに回収されるが、潜
像電荷とトナー電荷の静電拘束力によって、大部分のト
ナーが感光体フィルム１０上に残り、トナー像１７が形
成される。

次に、トナー像１７は、転写ローラ１９を用いて記録紙
１８に静電転写される。転写されたトナー像２１は、定
着機２２で記録紙１８に定着され、半永久的な記録画像
２３が得られる。

一方、転写後感光体フィルム１０上に残った残留トナー
像２４は、除電光源２５を用いて除電される。

除電されたトナー像２６は、現像剤１４のかきとり及び
スリーブ１２ｂの印加電圧による静電力によって回収さ
れ、再使用される。次の、画像形成は、残留トナー像２
６の回収と同時に行われる。このように残留トナー像２
６の回収と次の画像形成を同時に行なうことは、感光体
フィルム１０をはさんで画像露光手段１６と現像機１２
が対向する位置にあるため、なんの支障もない。

本実施例によれば、人体に有害なオゾンを発生し、数ｋ
Ｖという高電圧を必要とするコロナ放電器ヲー切使用し
ていない。かつ、カールソンプロセスに比ベニ程数も少
なく、簡潔な記録プロセスであるため、装置の小型化が
可能である。

その上、磁気ブラシ現像機１２のマグネットローラ１２
ａを固定とし、スリーブ１２ｂの回転によって現像剤１
４を搬送するため、現像剤１４の穂の疎密変化がなくな
り、感光体フィルム１０上での矩形波電圧の変動は小さ
くなった。その結果、現像部のない記録画像２３となっ
た。

また、固定マグネットローラ１２ａの磁極１２１と感光
体フィルム１０を対向配置することによって、現像剤１
４は常時穂が立った状態になり、現像機１２と感光体フ
ィルム１０間の現像剤の実効的な電気抵抗が小さくなる
。そのため、現像領域での時定数も小さくなり、スリー
ブ１２ｂに印加した矩形波電圧は歪の少ない状態になる
ので、かぶりの少ない鮮明な記録画像２３が得られた。

現像領域において、感光体フィルム１０の移動方向と現
像剤１４の移動方向を反対方向とすることによって、現
像領域の静電潜像に対して、現像剤１４の供給が十分な
されるため、記録画像２３の印字濃度は高（なった。

第５図に、本発明を画像記録装置に適応した第二の実施
例の全容を示す。

この実施例において、第一の実施例と異なる点は、感光
体フィルム１０に替え、感光体ドラム２７を用いている
点と、矩形波電圧によって感光体ドラム２７にトナー像
３２を形成した後、更にかぶり回収手段として磁気ブラ
シ現像機３３を設けた点である。

次にこの実施例装置の構成と動作を説明する。

２７は感光体ドラムで、前述の感光体フィルムｌＯとほ
ぼ同様の層構成をしている。ただ、透明基体には厚さ５
ｍｍのガラスを用い、その上に、透明導電層（ＩＴＯ）
　　・機能分離型の有機光導電層を設けたものである。

以上のような感光体ドラム２７の透明導電層はアースに
接続され、感光体ドラム２７自体は図中矢印方向（反時
計方向）に回転する。

感光体ドラム２７をはさんで、第１の磁気ブラシ現像機
２８と、画像露光手段としてのＬＥＤアレイ光学系３１
を、対向配置している。第１の磁気ブラシ現像機２８は
、第一の実施例と同様に、スリーブ回転によって、導電
性のキャリアと絶縁性のトナーを混合した現像剤３０を
搬送し、スリーブの内部には固定されたマグネットロー
ラが設けである。

マグネットローラの磁極の一つ２８１は、感光体ドラム
２７の現像部と対向配置され、この部分栃ＬＥＤアレイ
光学系３１で画像露光する。

電源２９では、第一の実施例とほぼ同様に、画像露光タ
イミングと同期した矩形波電圧を、スリーブに印加して
いる。このトナー画像形成部では、第一の実施例−で示
したような原理で、感光体ドラム２７上にトナー画像３
２が形成される。

トナー画像３２において、矩形波電圧のかぶり回収効果
が不十分な場合がままあり、かぶりが伴う場合がある。

本第二の実施例では、トナー画像３２のかぶりを再び回
収するため、第二の磁気ブラシ現像機３３を配置した。

この現像機３３には、第一の現像機２８の現像剤３０と
同じ現像剤３４を充填し、スリーブもしくはマグネット
ローラの回転によって現像剤３４を搬送する。さらに、
光導電層のホトキャリアと同極性の電圧を発生する電源
３５で、スリーブにトナー回収電圧を印加する。

感光体ドラム２７上のトナー像３２のかぶりは、現像剤
３４のかきとり効果とスリーブに印加したトナー回収電
圧によって静電的に、現像機３３に回収される。この時
、画像部のトナーも僅かに回収される。しかし、第一現
像機２８で形成された静電潜像とトナー電荷の静電的な
拘束力によって、大部分のトナーは、感光体ドラム２７
上に残り、鮮明なトナー像３６となる。

次に、トナー像３６は、転写電圧３９が印加されている
転写ローラ３８を用いて、記録紙３７に静電転写される
。転写されたトナー像４０は、定着機４１で記録紙３７
に定着され、半永久的な記録画像４２が得られる。

一方、転写後出光体ドラム２７上に残った残留トナー像
４３は、除電光Ｂ４４を用いて除電される。除電された
トナー像４５は、第一の磁気ブラシ現像機２８のかきと
り及びスリーブの印加電圧による静電力によって回収さ
れ、再使用される。

本実施例によれば、第一の実施例の効果に加え、かぶり
回収工程として第二の磁気ブラシ現像機を設けたため、
第一の実施例よりも更に鮮明で良好な記録画像が得られ
た。

さらに、第一の実施例のように感光体フィルムを用いる
場合には、感光体フィルムの終始端の接続部分は、印字
禁止領域となるため、そこを避けて印字を行う装置制御
が必要だったが、本実施例のように、感光体ドラムを用
いると、印字禁止領域がないため、特別な装置制御を必
要としなくなった。

前記の二つの実施例において、感光体材料は、有機材料
としてフタロシアニン系材料・ＰＶＫ−ＴＮＦ・アゾ系
染料・チアピリリウム染料等、無機材料として、セレン
系感光体・ａ−５ｉ−ＣｄＳ　　・酸化亜鉛等の使用が
可能である。

また、画像記録プロセスとして、上記実施例では、転写
後感光体上に残った残留トナーを磁気ブラシ現像機に回
収したが、残留トナーを、ファーブラシクリーナーやブ
レードクリーナー等で除去する記録プロセスでもよい。

転写工程も、実施例ではローラ転写法を用いたが、コロ
ナ転写法を用いても、上記の実施例と同様の効果を得る
ことができる。

さらに、本発明は、上記実施例のような画像記録装置ば
かりでなく、転写工程を設けず感光体上のトナー画像を
直接見るデイスプレィ装置に応用しても、十分効果を得
ることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、人体に有害なオゾンを発
生し、数ｋＶという高電圧を必要とするコロナ放電器を
要しない。しかも、カールソンプロセスに比ベニ程数も
少なく、簡潔な記録プロセスであるため、装置を小型化
できる。

さらに、磁気ブラシ現像機のマグネットローラを固定し
、その磁極と感光体の画像露光位置を対向配置し、スリ
ーブ回転で現像剤を搬送し、その搬送方向も感光体の移
動方向と反対方向とすることによって、現像領域での現
像剤の実効的な電気抵抗を小さくできる。そのため、ス
リーブに印加する矩形波電圧は、画像形成効果を十分発
揮できるので、感光体上には鮮明で良好なトナー画像が
形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による画像形成方法の基本原理を説明す
る模式断面図、第２図〜第４図は本発明の第一実施例を
示す図、第５図は本発明の第二実施例を示す図、第６図
は従来の画像形成装置の模式断面図、第７図は記録電圧
印加タイミングを示す波形図である・。 図において１は感光体、１ａは透明基体、１ｂは透明導
電層、１ｃは光導電層、４．１４．３０．３４は現像剤
、５は画像露光手段、９は現像機、９ａはマグネットロ
ーラ、９ｂはスリーブ、９１．１２１．２８１　は画像
露光手段と対向位置の磁極をそれぞれ示す。 特許出願人　　　　　富士通株式会社 復代理人　弁理士　　福　島　康　文 図面の１争３：（自答に駁ヱなし） 水受ｕ月の派埋面 第１図 本発明の第一の大施例 第２図 ｎ 慾先倖、フィルＡ（７）＠面図 手続補正書働式） 占 昭和６３年７月２７日。 特許庁長官　　吉　１）　文　毅　　殿１、事件の表示
　　特願昭６３−６６９８２２、発明の名称　　画像形
成方法 ３、補正をする者 代表者　山　本　　卓　眞 ４、代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも、透明基体（１ａ）、透明または半透明
   の導電層（１ｂ）及び光導電層（１ｃ）を積層して成る
   感光体（１）と、 該感光体（１）の光導電層（１ｃ）側に配置された導電
   性非磁性スリーブ（９ｂ）とその中のマグネットローラ
   （９ａ）とから成り、導電性を有する現像剤（４）を、
   スリーブ（９ｂ）の外側に満たした磁気ブラシ現像機（
   ９）と、 該磁気ブラシ現像機（９）のスリーブ（９ｂ）に、矩形
   波電圧を発生し印加する電圧印加手段（３）と、前記感
   光体（１）の導電層（１ｂ）側において、前記磁気ブラ
   シ現像機（９）のスリーブ（９ｂ）と対向する位置に設
   けられ、画像露光を行なう画像露光手段（５）と、を有
   する画像形成装置において、 前記のマグネットローラ（９ａ）は固定とし、その外側
   のスリーブ（９ｂ）を回転させることによって、現像剤
   （４）を搬送することを特徴とする画像形成方法。 ２、現像部において、前記現像剤（４）の搬送方向と前
   記感光体（１）の移動方向を逆方向とすることを特徴と
   する請求項１記載の画像形成方法。 ３、前記マグネットローラ（９ａ）のうちの一つの磁極
   （９１）を、前記感光体（１）と対向する位置に配置す
   ることを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。