JPH03217887A - 静電記録装置 - 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〕 本発明は静電記録装置に係り、特に、転写像の形成され
る感光体が表面に形成された部分と感光体が形成されて
いない部分を有する感光体ドラムを用いた静電記録装置
に関する。

〔従来の技術〕

感光体シート巻き取り方式の感光体ドラムを用いた静電
記録装置において、感光体シート取り出し開口部にキャ
ップシールが用いられるが、このキャップシール（感光
体の存在しない部分）の表面に体積抵抗率が１０９Ω・
■以上の絶縁処理を行うことが特公昭５５−４５９１２
号公報，　［ＩＳＰ３，９４１，４７２で知られている
。

以下、本文ではこのキャンプシールをキャップと称する
。

上記特許公報に開示される技術は正規現像方式の電子写
真記録装置に関するものである。通常キャップ部が現像
機通過時にキャップ表面が現像されないように、キャッ
プを感光体ドラムの円筒支持体と同じく接地電位とする
。しかし、感光体の場合、１０ＢΩ・■オーダの抵抗値
を有するため、バイアス現像しても、現像機から、バイ
アス電流が感光体を介して、円筒支持体に流れ込むこと
がないが、キャップ部の場合、現像機からバイアス電流
がキャップ部を介して円筒支持体に流れ込み、その結果
，トナーがキャップ表面に付着し、トナーの無駄な消費
や、このトナーの清掃に伴うクリニングブラシの汚れ，
帯電器の汚れの原因となる。上記開示においては、これ
らの欠点を解消するためにキャップの表面に１０９Ω・
ロ以上の絶縁処理を行うことによって、キャップへのバ
イアス電流の流れ込みを防止し、トナーの付着を防止し
ようとするものである。

つまり、上記対策を行うことにより、電気抵抗が１〜５
ｘ１９Ω・■の感光ドラムを得られるとしており、電気
抵抗値を高くすることがポイントとなっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

第２及び第３図は本発明で解決しようとしている問題点
と発明の目的を説明する図である。

第２図は感光体シ一ト４を用いた光プリンタの構成を示
す。ＯＰＣ感光体シートが円筒支持体３内部のストック
ロール７から引き出され、円筒支持体３の表面に巻き付
けられた後、再び、円筒支持体内に入り、テイクアツプ
ロール８に巻き取られる。アルミニウム等の導電性物質
でつくられたキャップ１は感光体シートや円筒支持体か
ら絶縁され、コンデンサ５とバリスタ６の並列回路を介
して接地される。第２図では反転現像方式の場合を示す
。帯電器９はコロナワイヤ１０とグリッド１１からなる
スコロトロン帯電器であり、それぞれ、コロナワイヤ電
源１２，グリッド電源１３に接続される。キャップ１が
帯電器下を通過すると、コロナ電荷はキャップ１に接続
されたコンデンサ５に充電される。バリスタ６はコンデ
ンサ５の充電電位が所定値Ｖｏ以上に上昇しないような
電圧調整素子として用いられる。通常、ｖＯは感光体の
帯電電位とほぼ等しくなるように、コンデンサ５とバリ
スタ６の特性値から選ばれる。

感光体ドラムは光書込み部１４にて印写パターンに応じ
た光パターンを照射されて感光体上に、静電潜像が形成
され、現像機１５にてバイアス現像される。感光体上に
形成されたトナー画像は、転写器１７にて用紙１６上に
転写され、除電器１８により用紙が感光体ドラムから剥
離された後、定着器１９によりトナー画像は用紙上に定
着され，排出される。一方、感光体ドラム上の残留電荷
はイレーズランプ２０により除電され、クリーニングブ
ラシ２１により清掃され，次の印写プロセスに移る。

第３図は第２図に示した静電記録装置で印写した時の感
光体及びキャップの表面電位分布とトナーの付着状態を
示す図である。第３図（ａ）に示すように感光体の表面
電位は露光によりＶｏからＶＲに低下するが、キャップ
の表面電位はほぼ初期電位Ｖｏのままである。現像機に
てバイアス現像（バイアス電圧Ｖａ：　ＶＲ＜ＶＢ＜Ｖ
Ｏ）すると、感光体で、表面電位がＶａより低い領域で
はトナー画像が感光体上に形成され、露光されず、表面
電位が低下しない領域ではトナー画像は形成されない。

一方、キャップ部の表面電位はほとんど低下せずＶＢよ
りも充分，高いにもかかわらず、キャップ表面にトナー
が付着するという現像が生じた。

（ｂ）図はキャップ１の表面にトナーが付着した状態を
示す図である。

キャップ表面だけでなく、側面にも付着する。

（ｂ）図ではキャップ材としてアルミニウムを用いた場
合であるが、（ｃ）図ではキャップ材としてエボキシ樹
脂やテフロン樹脂等の絶縁物を用いた場合を示す。樹脂
表面にはトナーは付着しないが、樹脂製キャップ表面の
一部にアルミニウム等の金属テープ２４をはりつけた場
合、金属テープ自体は絶縁されているにもかかわず、ト
ナーが金属テープの表面に付着し、キャップ材としてア
ルミニウムを用いた場合と同様の状態となった。

樹脂製キャップを用いた場合と、帯電器下を通過すると
、キャップ表面にコロナ電荷が蓄積され、キャップ１の
表面電位はグリッド電圧Ｖ　＊　（　＝　Ｖ　ｏ　）に
近い値となる。当然、樹脂製キャップ表面に設けられた
金属テープの表面電位もＶｔに近い値であり、現像機の
バイアス電圧ＶＢよりも充分、高い。また、キャップ自
体絶縁されているため、バイアス電流がキャップに流れ
込むことはなく、従来技術のところで引用した特公昭５
５−４５９１２号，Ｕ　Ｓ　Ｐ３，９４１，４７２の対
策法で解決出来ない現象であり、原因解明と、適切な対
策法の考案が必要である。本発明は感光体シート巻き取
り方式におけるキャップ等のような感光体の無い領域へ
のトナー付着防止法を提供することを目的としており、
さらに、上記領域を基準電位部とし、感光体の表面電位
制御や表面電位センサの校正を行えるような構成を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

トナーが付着するメカニズムとして新たにトナーの電荷
による影像電荷の誘起と、これに伴ってトナー粒子に働
く影像力の大きさについて検討を行った。

第４図はトナーに働く力について説明する図であり、（
ａ）図は電荷−ｑクーロンを有する半径ｂ，比誘電率ε
５のトナー粒子を金属部材２５の表面に置いた場合、（
ｂ）図は金属部材２５の上に厚みａ，比誘電率ε８の誘
電体被膜２６を形成し、その上に、電荷−ｑクーロンを
有するトナー粒子を置いた場合の、それぞれの場合につ
いて、トナー粒子に働く影像力ＦＭ，Ｆａを示したもの
である。

〔トナー粒子を金属部材上に置いた場合（第４図（　ａ
　））） 金属部材表面から内部へ距離ｂの位置に＋ｑクーロンの
影像電荷があると考えて影像力ＦＭ　を算呂できる。

〔トナー粒子を誘電体被膜を表面に形成した金属部材上
に置いた場合（第４図（ｂ）））誘電体被膜表面から内
部へ距離ｂの位置に＋ｑｔクーロンの影像電荷，距離（
ａ＋ｂ）の位置（金属部材内部）に＋９２クーロンの影
像電荷があると考える。９エ，ｑ２はそれぞれ、ε５，
εａ，ｂ，ａ，ｑの値を用いて表現することが呂来、ト
ナー粒子に働く影像力Ｆａは次式で与えられる。

（１），　（２）式からわかるように、影像力ＦＭ，　
Ｆａは材料の比誘電率，厚み及びトナー粒子のもつ電荷
量ｑにのみ依存する。

そこで、比誘電率の異なる誘電体皮膜をアルミ製キャッ
プ上に形成し、第２図に示す静電記録装置の感光体ドラ
ムの組込み、現像機通過後のキャップ表面に付着したト
ナー量を評価し，付着トナー量とトナーに働く影像力（
計算値）の関係を示したのが第５図である。

キャップ表面に付着したトナー量の評価方法としてはキ
ャップ表面に付着したトナーをテープ剥離法でテープ上
にうつし取り、これを用紙にはりつけて反射濃度を測定
し、バージンのテープ部とキャップ表面のトナーをうつ
しとったテープ部の反射濃度の差を汚れの反射濃度ΔＲ
と定義した。

第５＠のＡはｏＰＣの感光体であり、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは
アルミホーロ材の組成比を調整することにより得た比誘
電率の異なるホーロ材である。

般に材料の比誘電率は誘電体ブリッジにより測定される
。ここでは１０Ｈｚでの値を示した。一般にアルミホー
口材はケイ石，鉛丹，ソーダ灰，炭酸カリ，炭酸リチウ
ム，酸化チタン等の粉末の混合物であり、アルミニウム
製キャップの表面にペースト状にして塗布し、５２０〜
５４０’Ｃで焼成することによって形成される。このよ
うに６種類もの材料が溶融してくっついているため，異
種材料間の界面分極等により、見かけ上、比誘電率が２
０００に近いものも得ることが出来る。一般にアルミニ
ウム等の金属の比誘電率はωと考えて良い。第５図から
次のことがわかる。

（１）誘電体被膜の比誘電率が大きくなるに従って、ト
ナー粒子に働く影像力が大きくなる。

（２）影像力が３　Ｘ　１　０”ｑ”（Ｎ／イ）以上に
なるとトナーの付着量が増加する。

（３）キャップ表面へのトナー付着が実用上，問題とな
るのは汚九の反射濃度ΔＲが５％以上の場合であり，影
像力が３．５　Ｘ　Ｉ　Ｏ１９ｑ２（Ｎ／ボ）以上にな
った時に生じる。

そこで、（２）式を用い、影像力Ｆ≦３．５Ｘ１０”ｑ
２（Ｎ／ｒｒ？）を満足する誘電体被膜層の比誘電率ε
と膜厚ａの関係を示したのが第６図の斜線で示した領域
である。ここでの比誘電率は１０Ｈｚの時の比誘電率で
ある。すなわち、金属部材（例えばキャップ）の表面に
比誘電率が２００以下、膜厚１００μｍの誘電体被膜を
形成することにより、トナーの付着を防止することが出
来る。

一方、第２図において、キャップ表面電位を基４！電位
ＶＫとし、表面電位センサ２２でキャップ表面電位を測
定し，感光体の表面電位Ｖｓと比較し、両者が等しくな
るように帯電器のグリッド電圧ｖ６を制御するというシ
ステムを考える場合、キャップに接続されたコンデンサ
Ｃへの電荷の充電特性が重要となる。すなわち、金属部
材（キャップ）の表面に形成する誘電体被膜の抵抗が大
きい場合、帯電器からキャップ部への流れ込み電流が小
さくなり、また，コンデンサへの充電速度も遅くなるた
め、コンデンサの電位を基準電位（通常、感光体の帯電
電位である＋７００Ｖ付近の値とする）まで上昇させる
ことが出来なくなる。

第７図は、これを説明する図である。（ａ）図に示すよ
うにキャップにはコンデンサ５として容量が０．２μＦ
のものを、バリスタ６としては、バリスタの両端にかか
る電圧、すなわち、コンデンサ５の電位が８００ｖ以上
になった時、１ｍＡのバリスタ電流が流れるものを選ぶ
。

キャップ１が帯電器下を通過すると、コンデンサ５の充
電が始まり、帯電器を出るまで続く。キャップの寸法を
幅２が４　ｃｍ　，奥行き４０（！Ｉ１とし、その表面
に体積抵抗率ρの誘電体被膜を厚み３０μｍで形成した
時、キャップ電位の経時変化のρ依存性を示したのが（
ｂ）図である。帯電器の幅を６０ｎｍ、感光体の移動速
度を６８６ｍｍ／秒とするとキャップが帯電器下を通過
する時間は約９０ｍｓとなる。

（ｂ）図からわかるように、体積抵抗率ρが１０８Ω・
ロの時、あるいは、これよりも充分、小さい時にはキャ
ップ電位は６　０　ｍ　ｓ程度でバリスタ動作電圧（８
００Ｖ）まで上昇する。しかし、体積抵抗が大きくなり
、１０９〜１０１０Ω・ｌになると、６０ｍｓの充電時
間では、コンデンサ電圧はｓｏｏｖまで上昇しない。

帯電器のからキャップが出ると、コンデンサに蓄積され
た電荷は、バリスタのリーク抵抗により徐々に減衰して
いく。第２図に示す表面電位センサ２２にて、キャップ
表面の電位を測定した結果を、（ｂ）図に示す。（口）
ρ＝１０９Ω・国，（ハ）ρ＝１０１０Ω・】の場合、
センサにて検出する電圧は７００Ｖよりも１００ｖ以上
、小さくなり、基準電位にならない。（Ｃ）図は、誘電
体被膜の体積抵抗率とセンサ位置でのキャップ電位の関
係を示したもので、キャップを感光体の表面電位制御の
ための基準電位部とするためには、体積抵抗率を１ｏ９
Ω・■以下にしなければならない。

体積抵抗率が小さくなれば、誘電体被膜の厚みを厚く出
来、トナー付着対策が有利になるし、プリンタの印写速
度が速くなっても、対応できる。

〔作用〕

感光体の存在しない金属部分、例えば感光体シート巻き
取り方式の感光体ドラムのキャップの表面に電荷を有す
るトナー粒子を置くと、トナーに大きな影像力が働き、
トナーが金属表面に付着する。

しかし、金属表面に比誘電率が２００以下で厚み１００
μｍ以下の誘電体被膜を形成することにより、トナー電
荷に働く影像力を弱めることが出来，その結果、トナー
の付着を大幅に低減できる。

一方、上記、誘電体被膜の体積抵抗率を１０９Ω・１よ
りも小さくすることにより、キャップを基準電位測定部
を出来る。また、正規現像方式の場合にはキャップの表
面電位をバイアス電圧よりも充分，小さくする必要があ
るが、誘電体被膜の体積抵抗率を１０”Ω・１以下にす
ることにより電荷のリークが可能でキャップ表面でのチ
ャージアップを防ぐことが出来、上記目的を達成できる
。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。アル
ミニウム製（押し出し成型方式で製作）のキャップ部材
（融点６２０℃）１を一度、５６０℃程度で熱処理後、
キャップの表面及び側面に低融点ガラス系のアルミホー
ロ材ぺ＝ストを均一に塗布後、５２０〜５４０℃で焼成
し、膜厚３０μｍのアルミホーロ膜を形成した。

このアルミホーロ膜は比誘電率５３，体積抵抗率が１０
７〜１０８Ω・】の誘電体である。これに容量が０．０
１μＦのコンデンサ５とバリスタ動作電圧（バリスタに
ｌｍＡの電流が流れる時のバリスタ電圧）がｓｏｏｖの
バリスタ６の並列回路を接続した。第２図に静電記録装
置においてコロナワイヤー電源１２は定電流源（−．２
ｍＡ）であり、コロナ放電により、ＯＰＣ感光体シート
を帯電させる。グリッド電源１３のグリッド電圧Ｖ．を
変えることにより、感光体の表面電位を−７００Ｖに制
御する。キャップ１の表面にはアルミホーロ膜が形成さ
れているが、体積抵抗率ρが１０７〜１０δΩ・ｌと低
いため、帯電器の下を通過する時間内に、コンデンサ５
の電圧をｓｏｏｖまで充電させることができる。この結
果、表面電位センサ２２の位置を適当に選ぶことにより
，キャップの表面電位の検出値を−７００Ｖ±ＩＯＶに
設定することが出来、キャップを基準電位瀾定部とじて
使用できる。

現像機のバイアス電圧Ｖａは−４００Ｖである。

現像機通過後のキャップ表面へのトナー付着状態を第５
図にて説明したテープ剥離法にて評価した結果、汚れの
反射濃度ΔＲは１．５％　と少なく、ｏｐｃ感光体末露
光部（現像されない領域）とほぼ同程度となり、非常に
良好な結果を得た。また、清掃ブラシ２１でキャップ表
面をこすったが、摩擦帯電はほとんど発生せず、トナー
の清掃性への影響はない。

また，アルミホー口材ペースト内に無機顔料を添加する
ことにより、キャップ表面被膜の色を黄，青，緑，ピン
クなどに色付け可能である。キャップ位置センサーとし
て赤色ＬＥＤを用いた光センサを用いたので、アルミホ
ーロ膜を青色とし、キャップ表面でのＬＥＤ光の反射率
を高くし、キャップの検出感度の向上をはかった。

第８図は正規現像方式の静電記録装置に用いる感光体シ
ート巻き取り方式ドラムのキャップを示したものである
。キャップはアルミニウムからなるベース材１の表面に
実施例１で用いたアルミホーロ膜を形成した。

帯電器によるコロナ電荷はアルミホー口膜上につくが、
体積抵抗率が小さいため、リークし，現像機に入る時点
では、キャップ電位は、ほぼアース電位となり、電荷の
チャージアップという現像は生じない。

第９図はキャップの形状の異なる実施例を示す図である
。従来は、キャップは円筒支持体と同じ曲率を持たせて
いたが、アルミホー口被膜を曲面上に均一厚みで形成す
るのは、容易ではない。そこで、第９図に示すような平
坦な形状とした。これにより、塗膜性が向上した。

以上、誘電体被膜としてホーロ材を用いたがＴｉ０２（
比誘電率８６，体積抵抗率〜１０８Ω・ａｍ）等を用い
ることもできる。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したように構成されているので以下に
記載されるような効果を奏する。

（１）転写像の形成される感光体が表面に形成された感
光体ドラムの少なくとも上記感光体の存在しない部分，
例えば、感光体シート巻き取り方式の感光体ドラムのキ
ャップ表面へのトナー付着を大幅に低減出来るため、ト
ナーの無駄な消費をなくせるとともに、キャップ表面に
付着したトナーの飛散による転写器，除電器，帯電器内
の汚染をなくすることが出来る。

（２）導電性キャップ表面に形成される誘電体被膜の抵
抗が低いため、帯電器下通過時に、誘電体被膜層を介し
て、キャップに接続されたコンデンサに高速で充電でき
る。従って、コンデンサと並列にバリスタを接続してお
くことにより、キャップの表面電位を基準電位に設定で
きる。

これにより、感光体の表面電位制御が可能となる。

（３）正規現像方式の静電記録装置の場合、キャップ部
の表面電位を現像機のバイアス電圧よりも充分、低くす
る必要がある。キャップの表面には比誘電率が２００以
下、体積抵抗率が１０９Ω・】よりも小さい誘電体被膜
が形成される。

これにより、トナー粒子に働く影像力が小さくなって、
キャップ表面へのトナー付着を防止でき，また、体積抵
抗率が低いため、チャージアップによるキャップ表面電
位の上昇という現象は生じない。

（４）キャップ表面に形成する誘電性被膜の色を自由に
変えられるため、光センサを用いたキャップの位置検出
感度を高くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は感光体シ
ート巻き取り方式の感光体ドラムを用いた静電記録装置
の構成を示す図、第３図は、感光体ドラム現像後のドラ
ム表面の電位分布とトナー付着状態を示す図、第４図は
トナー粒子に働く影像力を説明する図、第５図はトナー
に働く影像力とトナー付着量の関係を示す図、第６図は
トナーの付着防止に有効な誘電体被膜の厚みと比誘電率
の関係を示す図、第７図は、誘電体被膜の体積抵抗率と
キャップ表面電位の関係を示す図、第８図，第９図は別
の実施例を示す図である。 ■・・・導電性キャップ、２・・誘電体被膜、３・・円
筒支持体、４・・・感光体シート、５・・・コンデンサ
，６・・バリスタ、１５・・・現像機、２３・・トナー
、２４・・・金属テープ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、転写像の形成される感光体が表面に形成された感光
   体ドラムの少なくとも上記感光体の存在しない部分に、
   比誘電率が２００以下の部材を形成したことを特徴とす
   る静電記録装置。 ２、転写像の形成される感光体が表面に形成された感光
   体ドラムの少なくとも上記感光体の存在しない部分に、
   体積抵抗率が１０＾９Ω・ｃｍよりも小さい部材を形成
   したことを特徴とする静電記録装置。 ３、感光体の存在しない部分に形成する部材の厚みが１
   ００μｍ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １、２項記載の静電記録装置。 ４、感光体の存在しない部分に形成された部材の表面電
   位を測定し、これを基準電位とし、感光体の表面電位制
   御や表面電位センサの校正を行うことを特徴とする特許
   請求の範囲第１、２、３項記載の静電記録装置。 ５、感光体の存在しない部分に形成する部材が、ホーロ
   材であることを特徴とする特許請求の範囲第１、２、３
   項記載の静電記録装置。 ６、感光体の存在しない部分がアルミ材の上にアルミホ
   ーロ被膜を形成したものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１、２、３項記載の静電記録装置。 ７、感光体の存在しない部分に形成された部材に光を照
   射し、これの反射光あるいは散乱光を測定することによ
   り感光体の存在しない領域を検出する方式において、形
   成された部材の表面色を照射光に対して反射率が高くな
   るように選んだことを特徴とする特許請求の範囲第１、
   ２、３項記載の静電記録装置。 ８、感光体ドラムが、感光体シート巻き取り方式のドラ
   ムであつて、感光体シート取り出し部となるドラム開口
   部に設けるキャップが導電性部材からなり、その表面に
   特許請求の範囲第１、２、３項記載の部材を設けたこと
   を特徴とする静電記録装置。 ９、ドラム開口部に設けたキャップとアース間にコンデ
   ンサとバリスタの並列回路が接続され、キャップ部が帯
   電器下を通過時にキャップの表面被覆部材を通して、コ
   ンデンサに充電し、これにより、キャップの表面電位を
   基準電位としたことを特徴とする特許請求の範囲第４、
   ８項記載の静電記録装置。 １０、感光体ドラムキャップの表側だけでなく、側面等
   、現像材の接する領域に特許請求の範囲第４、８、１０
   項の部材を形成したことを特徴とする静電記録装置。 １１、感光体ドラムキャップの表面を平坦形状としたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第４、８、１０項記載の
   静電記録装置。