JP2828173B2

JP2828173B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2828173B2
Application number: JP2116866A
Authority: JP
Inventors: 眞一伊藤
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1990-05-08
Filing date: 1990-05-08
Publication date: 1998-11-25
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: JPH0414078A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はプリンタや複写機等に用いられる画像形成装
置に関するものである。

（従来の技術）従来、プリンタや複写機等において画像を形成する場
合、一般にカールソン方式による電子写真記録方法が用
いられている。

第10図は上記カールソン方式による画像形成方法の概
念図である。

図において、光学手段によって読み取られた原稿上の
像は、まずコロナ放電器１のコロナ放電によって帯電さ
れた感光体ドラム２の露光装置３により露光され、静電
潜像として形成される。この静電潜像は、現像装置４に
より現像された後、転写装置５によって記録媒体８上に
転写され、定着装置６により定着されて画像が形成され
るようになっている。

上記感光体ドラム２を繰り返し使用するため、転写後
の残留トナーはクリーニング装置７により清掃される。

しかしながら、上記従来の画像形成装置においては、
静電的作用による転写プロセスを用いているため転写率
が悪く、転写後における感光体ドラム２上に残留トナー
をクリーニングするプロセスを必要とし、さらに、ここ
で回収されたトナーを廃棄する保守作業が必要となる。
そして、トナーを廃棄する際に身体や衣類を汚したり装
置内外にトナーが飛散するなどの問題があった。

また、静電潜像を形成してから記録媒体８にトナー像
を定着させるまでのプロセスが多く、装置が複雑となる
ばかりでなく大型になってしまうという問題がある。そ
こで、感光体ドラム２上のクリーニング装置が不要で、
装置を小型にすることができる画像形成装置が提供され
ている。

第11図は感光体ドラム上のクリーニング装置を不要と
した画像形成装置の概略図である。

図において、導電性支持体101a上に光導電層101bを設
けて構成されるドラム状の静電潜像担持体101が、図示
しない駆動手段により矢印方向に一定周速度で回転す
る。この静電潜像担持体101は、導電性支持体101a上に
光導電層101bを形成したものであって、セレン感光体、
有機系感光体、酸化亜鉛感光体、アモルファスシリコン
感光体等いずれのものも使用することができる。

102は無端状の被現像体であり、静電潜像担持体101と
加圧ロール103と引張りロール111間に張架されている。
該被現像体102は絶縁性の性質を有しフィルム状に形成
され、静電潜像担持体101との摩擦力により矢印方向に
移動する。そして、被現像体102が静電潜像担持体101と
同速度で移動するように、引張りロール111には図示し
ない張力機構が設けられ、被現像体102に適度な張力を
与えている。

ここで用いる被現像体102は、現像時において静電潜
像担持体101に形成された静電潜像に対応した電気力線
を被現像体102とトナー担持体107間に発生させる必要が
あるため、絶縁性を有し、薄いものとされ、また、転
写、定着時に加熱されるため、耐熱性が必要となる。こ
れらを考慮すると、ポリエステル、ポリイミド、ポリエ
ーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテル
エーテルケトン等の耐熱性絶縁性フィルムを使用すると
よい。

次に上記構成の画像形成装置の動作について説明す
る。

初めに、静電潜像担持体101がその表面に対向して設
けられた帯電装置104を用いて一様均一に帯電される。
該帯電装置104としては図に示すようなコロナ帯電器が
一般的に用いられるが、このほかにブラシ帯電器なども
用いることができる。そして、帯電プロセスと露光プロ
セス間で被現像体102は静電潜像担持体101に密着して等
速度で移動する。

次に、露光装置105によって被現像体102を透過し画像
信号に対応して光が静電潜像担持体101に照射され、静
電潜像が形成される。露光装置105としては、LEDアレイ
とセルフォックレンズ（商品名）を組み合わせたものの
ほかに、レーザと作像光学系を組み合わせたものなどい
ずれのものも使用することができる。

現像装置106は、静電潜像担持体101に密着した被現像
体102に対向して配設され、トナー担持体107上にトナー
108を吸着して矢印方向に搬送し、静電潜像担持体101上
に形成された静電潜像に対応して被現像体102上に付着
させる。

ここでは、反転現像が行われ、静電潜像担持体101の
導電性支持体101aとトナー担持体107間にはバイアス電
位が印加される。このような構成により、トナー担持体
107と被現像体102の空間には、静電潜像担持体101に形
成された静電潜像に伴う電気力線が被現像体102を貫通
して発生する。このためトナー担持体107上の帯電した
トナー108は、静電気力により被現像体102上の電荷が消
失した部分に付着し、現像されトナー像が形成される。
現像装置106としては、二成分磁気ブラシ現像器、一成
分磁気ブラシ現像器、一成分非磁性現像器などいずれの
ものも利用することができる。

その後、静電潜像担持体101と分離した被現像体102は
加圧ロール103と発熱ロール113で構成される転写・定着
部へ搬送される。ここで、紙カセット120に収容された
最終記録支持体114（一般には紙が用いられる。）は、
給紙ロール115により取り出され、回転が停止された送
紙ロール116に送られて最終記録支持体114のスキューが
矯正される。

ここで、送紙ロール116が起動し、最終記録支持体114
は転写・定着部へ送られる。トナー像が形成された被現
像体102と記録支持体114がここで重ねられ、加熱、加圧
される。転写・定着の際には、発熱ロール113の熱が最
終記録支持体114を介して被現像体102上のトナー108を
溶融し、最終記録支持体114の繊維間に加圧作用により
浸透して転写と定着が同時に行われる。このようにして
転写・定着が行われた最終記録支持体114は排紙ロール1
17によって画像形成装置の外に排出される。

一方、転写、定着後の被現像体102にはわずかなトナ
ー108が残留する場合があるが、加圧ロール103を圧接す
るように設けられた定着クリーナ118により除去され
る。このときのトナー108の状態はまだ定着部における
溶融状態が継続しているので容易に残留トナーを拭き取
ることができる。

一方、静電潜像担持体101は現像プロセス後で被現像
体102と分離した後は、除電手段である除電ランプ119に
より全面に光が照射され、残留電荷が除去される。こう
して、静電潜像担持体101は繰り返し利用される。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記従来の画像形成装置においては、
非画像部にトナーが付着して「地かぶり」が発生し、画
像を低下させることがある。

本発明は、上記従来の画像形成装置の問題点を解決し
て、転写率を低下させることなく非画像部へのトナーの
付着を少なくし「地かぶり」の発生を防止し、コントラ
ストの良い画像を得ることができる画像形成装置を提供
することを目的とする。

（課題を解決するための手段）そのために、本発明の画像形成装置においては、静電
潜像担持体と、該静電潜像担持体と一部が接触する被現
像体と、上記静電潜像担持体に対向して設けられ静電潜
像担持体の表面を帯電する手段と、帯電された静電潜像
担持体を露光して静電潜像を形成する手段と、上記静電
潜像担持体に被現像体を密接して重ねた上に対向して設
けられ、被現像体に静電潜像担持体上の静電潜像に対応
したトナー像を形成する手段と、トナー像が形成された
被現像体に記録支持体を重ねた上に対向して設けられ、
トナー像を記録支持体に転写する手段を有している。

そして、上記被現像体は、フッ素系樹脂のフィルム又
は基材となるフィルムの表面にフッ素系樹脂を被覆した
もので形成され、トナー像が形成される面がフッ素系樹
脂で構成される。

また、現像に使用されるトナーは、プラス帯電型のも
のが使用される。

（作用）本発明によれば、上記のように静電潜像担持体と、該
静電潜像担持体と一部が接触する被現像体と、上記静電
潜像担持体に対向して設けられ静電潜像担持体の表面を
帯電する手段と、帯電された静電潜像担持体を露光して
静電潜像を形成する手段と、上記静電潜像担持体に被現
像体を密接して重ねた上に対向して設けられ、被現像体
に静電潜像担持体上の静電潜像に対応したトナー像を形
成する手段と、トナー像が形成された被現像体に記録支
持体を重ねた上に対向して設けられ、トナー像を記録支
持体に転写する手段を有しているので、始めに、静電潜
像担持体が帯電され、露光されると該静電潜像担持体の
表面に静電潜像が形成される。

そして、上記静電潜像担持体と被現像体が密接して重
ねられ、上記被現像体にトナーを付着させることによっ
て上記静電潜像に対応するトナー像が被現像体上に形成
される。

このトナー像は転写手段に送られ、記録支持体に転写
され、この転写と同時又は転写後に定着される。

そして、上記被現像体は、フッ素系樹脂のフィルム又
は基材となるフィルムの表面にフッ素系樹脂を被覆した
もので形成され、トナー像が形成される面がフッ素系樹
脂で構成されるのでトナーの転写率が向上するととも
に、現像に使用されるトナーは、プラス帯電型のものを
使用するので、トナーは非現像体間の摩擦によってさら
にプラス側に帯電される。

したがって、非画像部にプラス側に帯電されたトナー
が付着することがなくなる。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。

本発明の画像形成装置においては、転写・定着プロセ
スで被現像体102に付着したトナー108を最終記録支持体
114に転写する際の転写率を高くするために、被現像体1
02の素材をフッ素系樹脂のフィルム、又はフィルムにフ
ッ素系樹脂を被覆したものを用いている。フッ素系樹脂
としては、FEP（Fluolinated Ethylene Propylene copo
limer,4フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合
体）、PTFE（Polytetra Fluoro Ethylene,4フッ化エチ
レン）、PFA（４フッ化エチレンーパーフルオロアルコ
キシエチレン共重合体）、CTFE（Poly Chloro Tri Fluo
ro Ethylene,3フッ化塩化エチレン）、ETFE（Ethylene
−Tetre Fluoro Ethylene Copolymer,4フッ化エチレン
ーエチレン共重合体）などがあり、いずれも利用するこ
とができる。

第１図は、帯電極性がプラス（＋）のものとマイナス
（−）のものの二種類のトナーを用いて現像した結果を
示す図である。縦軸が記録濃度、横軸が現像バイアス電
位を示す。

これらのトナーはスチレンアクリル系共重合体やポリ
エステル等のバインダ樹脂に帯電制御剤として、プラス
帯電系のものはニグロシン系の金属錯体を、マイナス帯
電系のものはアゾ系染料の金属錯体を混合して得られ
る。

現像に際しては、非磁性トナーをトナー担持体に付着
させて現像する一成分非磁性現像方法を用いている。こ
のほかに、例えば、磁性トナーを一成分で用いる現像方
法、キャリアとトナーを混合して用いる二成分現像方法
などいずれの現像方法でもよい。また、静電潜像担持体
への光書込み方法は、画像部に光を照射させて静電潜像
を形成し、その電荷が消失した部分にトナーを付着させ
る反転現像方法を用いている。被現像体102は、フッ素
系樹脂であるFEP（Fluolinated Ethylene Propy−lene
Copolimer,4フッ化エチレンー６フッ化プロピレン共重
合体）をポリイミド樹脂フィルムにコートしたテフロン
（商標名）コート付カプトン（商標名）フィルムを用い
る。

図の縦軸の右側部分がプラス帯電型のトナー108を用
いたときの記録濃度を示す。反転現像を行っているた
め、静電潜像担持体101に用いる感光体は、プラス帯電
型のものを用いている。一方、プラス帯電型の感光体と
しては、セレン系の感光体、プラス帯電型有機系の感光
体などを用いることができる。

一方、縦軸の左側部分はマイナス帯電型のトナー108
を用いたときの記録濃度を示す。ここでは感光体とし
て、マイナス帯電型有機系の感光体、すなわち酸化亜鉛
系、硫化カドミウム系の感光体を用いることができる。

プラスとマイナスのどちらのトナー108もバイアス電
位が増加するとともに画像部の記録濃度が上昇し、飽和
して十分な記録濃度が得られる。一方、「地かぶり」に
関しては、マイナス帯電型のトナー108を用いたものは
「地かぶり」の許容限界濃度を越しており、現像バイア
スのすべての範囲において、非画像部へのトナー付着を
減少することはできない。それに対し、プラス帯電型の
トナー108を用いて記録したものは、非画像部へのトナ
ー付着が少ない。

第２図はマイナス帯電型トナーの付着原理図、第３図
はマイナス帯電型トナーの付着電位モデル図、第４図は
プラス帯電型トナーの付着原理図、第５図はプラス帯電
型トナーの付着電位モデル図である。

いずれのものも、静電潜像担持体101に光を照射さ
せ、電荷が消失した箇所にトナー108を付着させる反転
現像を利用している。

第２図において、静電潜像担持体101には現像プロセ
スの前に帯電プロセスと露光プロセスが行われて静電潜
像が形成される。そして、現像プロセスの前に被現像体
102が上記静電潜像担持体101に密着して同速度で移動す
る。ここでは、現像方法として一成分トナー現像方法で
説明する。

また反転現像であるので、トナー担持体107と静電潜
像担持体101の導電性支持体101aの間には現像バイアス
付与手段121が設けられ、トナー担持体107に現像バイア
ス電位が印加されている。

上記トナー担持体107は図示矢印方向に回転し、図示
しないトナー供給手段から供給されたトナー108が付着
している。該トナー108は、摩擦帯電付与手段により帯
電されて（ここではマイナスに帯電されて）現像部へ搬
送される。該現像部において、トナー担持体107上のト
ナー108の一部は、被現像体102と接触すると表面がフッ
素系樹脂であるFEP（Fluolinated Ethylene Propylene
Copol−imer,4フッ化エチレンー６フッ化プロピレン共
重合体）で構成されているため、逆極性のプラス側に帯
電する。これはフッ素系樹脂が摩擦帯電系列において最
もマイナス側に位置するため（静電気学会編「静電気ハ
ンドブック」P59;プラスチックフィルム研究会編「プラ
スチックフィルム」P137、技報堂出版）である。

その結果、第３図に示すように、現像された被現像体
102上には、画像部である静電潜像担持体101上の電荷が
消滅した部分に付着する正規に帯電したトナー108a（こ
こではマイナスに帯電したトナー）のほかに、非画像部
である電荷が存在する部分にも逆極性に帯電したトナー
108b（ここではプラスに帯電したトナー）が付着する。

図において、OVを基準としてマイナス側に、静電潜像
担持体101の画像部を形成する露光された残留電位V_r、
トナー担持体107の現像バイアス電位V_b、非画像部を形
成する非露光部電位V_sが与えられる。図の矢印は電界の
方向を示す。

この場合、上記現像バイアス電位V_bは、正規に帯電し
たトナー108aが非画像部に付着するのを抑えるために非
露光部電位V_sより低い電位に設定される。

トナー担持体107上に保持されたトナー108の内、正規
にマイナス帯電されたトナー108aは、クーロンの力によ
って電界の方向とは反対の力を受けて画像部に付着す
る。また、現像部において被現像体102との摩擦により
逆極性であるプラス側に帯電したトナー108bは、電界の
方向に力を受けて非画像部に付着する。これにより非画
像部に付着するトナー108bが多くなり、「地かぶり」が
発生して画質が悪くなる。

第４図によりプラス帯電型のトナーを用いたときの現
像プロセスについて説明する。ここでも、トナー担持体
107上に付着したトナー108は、現像部に至るまでに図示
しない帯電付与手段によって所定の帯電極性であるプラ
スに帯電される。現像部で、このトナー108が表面がフ
ッ素系樹脂で構成されたフィルムと接触すると、現像部
に至るまでに帯電された以上にプラス側に帯電される。
したがって、第５図に示すように被現像体102において
静電潜像担持体101に形成された静電潜像の画像部に対
応して電荷が消滅した分に、正規に帯電したトナー108a
（ここではプラスに帯電したトナー）が付着する。そし
て、逆極性であるマイナスに帯電したトナーは非常に少
ないため、非画像部に対応する電荷が存在する箇所にト
ナー108が付着しない。すなわち、「地かぶり」が極め
て少なく、コントラストの高い画質を得ることができ
る。

次に、正規現像を行った場合のトナー付着状態につい
て説明する。

第６図はマイナス帯電型トナーの付着原理図、第７図
はマイナス帯電型トナーの付着電位モデル図、第８図は
プラス帯電型トナーの付着原理図、第９図はプラス帯電
型トナーの付着電位モデル図である。

第６図に示すように、静電潜像担持体101には静電潜
像が形成され、被現像体102が上記静電潜像担持体101に
密着して重ねられる。そして、正規現像であるので、第
２図の反転現像の場合とは反対の極性になるように現像
バイアス付与手段122が設けられる。

マイナス帯電型トナーを使用した場合には、第７図に
示すようにOVを基準としてプラス側に、静電潜像担持体
101の非画像部を形成する露光された残留電位V_r、トナ
ー担持体107の現像バイアス電位V_b、画像部を形成する
非露光部電位V_sが与えられる。

そして、正規にマイナス帯電されたトナー108aが非露
光部である画像部に付着して画像を形成する。

ところが現像部で、マイナス側に帯電されていたトナ
ー108aの一部が被現像体102と接触してプラス側に摩擦
帯電されて非画像部へ付着する。したがって、「地かぶ
り」が多くなり、画質が悪くなる。

一方プラス帯電型トナーを使用した場合は、現像プロ
セスで被現像体102との接触により、逆極性に帯電され
ることがないので、「地かぶり」が少なく、コントラス
トが十分な記録を行うことができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、
これらを本発明の範囲から排除するものではない。

例えば、フッ素系樹脂としてはここで用いたFEPの他
にも、PTFE（Polytetra Fluoro Ethylene,4フッ化エチ
レン）、PFA（４フッ化エチレンーパーフルオロアルコ
キシエチレン共重合体）、CTFE（Poly Chloro Tri Fluo
ro Ethylene,3フッ化塩素エチレン）、ETFE（Ethylene
−Tetra Fluoro Et−hylene Copoylmer,4フッ化エチレ
ンーエチレン共重合体）など全てのフッ素系樹脂を使用
することができる。

また、本実施例では一成分現像方法で説明している
が、二成分磁気ブラシ現像方法等、他の現像方法にも対
応することができる。

また、本実施例では静電潜像が形成された感光体であ
る静電潜像体と被現像体であるフィルムとが重ねられ、
静電潜像担持体状の静電潜像に対応して被現像体にトナ
ー像を形成し、このトナー像を記録紙と重ねて転写と同
時に定着する構成として説明しているが、これに限定さ
れるものではない。

例えば、トナー像が形成された被現像体と記録紙を重
ねて転写後、記録紙上のトナーを定着する構成にしても
同様の効果が得られる。

さらに、被現像体として可逆性の感熱記録媒体を用
い、これに感熱ヘッドを用いて像書き込みを行い、これ
を感光体と重ねて全面露光し、その後被現像体である感
熱記録媒体にトナー像を形成する装置に利用してもよ
い。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明によれば、上記被
現像体は、フッ素系樹脂のフィルム又は基材となるフィ
ルムの表面にフッ素系樹脂を被覆したもので形成され、
トナー像が形成される面がフッ素系樹脂で構成され、ま
た、現像に使用されるトナーは、プラス帯電型のものが
使用されるので、現像時にトナーは逆極性側に帯電する
ことがなく、更に正規の極性側に帯電する。

したがって、非画像部へのトナーの付着が少なくな
り、「地かぶり」の少ない、コントラストが十分な画像
を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、帯電極性がプラス（＋）のものとマイナス
（−）のものの二種類のトナーを用いて現像した結果を
示す図、第２図はマイナス帯電型トナーの付着原理図、
第３図はマイナス帯電型トナーの付着電位モデル図、第
４図はプラス帯電型トナーの付着原理図、第５図はプラ
ス帯電型トナーの付着電位モデル図、第６図は正規現像
時のマイナス帯電型トナーの付着原理図、第７図は正規
現像時のマイナス帯電型トナーの付着電位モデル図、第
８図は正規現像時のプラス帯電型トナーの付着原理図、
第９図は正規現像時のプラス帯電型トナーの付着電位モ
デル図、第10図はカールソン方式による画像形成方法の
概念図、第11図は感光体ドラム上のクリーニング装置を
不要とした画像形成装置の概略図である。 101…静電潜像担持体、101a…導電性支持体、101b…光
導電層、102…被現像体、104…帯電装置、105…露光装
置、106…現像装置、107…トナー担持体、108…トナ
ー、111…引張りロール、114…最終記録支持体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/16 G03G 15/08 G03G 15/18 G03G 15/22 G03G 15/00 115

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）静電潜像担持体と、（ｂ）該静電潜像担持体と一部が接触する被現像体と、（ｃ）上記静電潜像担持体に対向して設けられ静電潜像
担持体の表面を帯電する手段と、（ｄ）帯電された静電潜像担持体を露光して静電潜像を
形成する手段と、（ｅ）上記静電潜像担持体に被現像体を密接して重ねた
上に対向して設けられ、被現像体に静電潜像担持体上の
静電潜像に対応したトナー像を形成する手段と、（ｆ）トナー像が形成された被現像体に記録支持体を重
ねた上に対向して設けられ、トナー像を記録支持体に転
写する手段を有し、（ｇ）上記被現像体は、トナー像の形成される面がフッ
素系樹脂で構成されるとともに、（ｈ）トナーとしてプラス帯電型トナーを使用すること
を特徴とする画像形成装置。