(57)【要約】【課題】  感光体寿命を大幅に低減させることなく、同一画像を高速に出力し、さらに画像書き換えの際に多くのダウンタイムを発生させないで、同一画像を高速に出力できる静電潜像形成装置と、電子写真記録装置を提供する。【解決手段】  レーザー発生装置１によりレーザー光を第１帯電作像ローラ２に照射し、第１帯電作像ローラ２の表面に凹凸像を形成する。ロータリー回転装置１３により第１帯電作像ローラ２を感光体ドラム４に接触させる。帯電作像ローラ２に電圧を印加し、感光体ドラム４上に凹凸像に対応した潜像を形成する。この静電潜像形成工程と、現像工程と、転写工程と、除去工程と、除電工程を繰り返すことで同一画像を高速に出力する。その間に第２帯電作像ローラ１２に書き換え画像の凹凸像を形成しておき、ロータリー回転装置１３を切り替えることで多くのダウンタイムを発生させずに画像を切り替える。【選択図】  図４
2010211029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像形成装置であって、静電潜像担持体と、電圧印加手段により電圧を印加され、前記静電潜像担持体に接触して前記静電潜像担持体を帯電させる帯電部材と、画像入力信号に基づいて前記帯電部材に凹凸像を形成する凹凸像形成手段と、を有することを特徴とする静電潜像形成装置。
【請求項２】
前記凹凸像形成手段は、レーザー発生装置と、画像入力信号に基づいて前記レーザー発生装置を制御する制御装置と、前記レーザー発生装置から発したレーザー光を、前記帯電部材の表面にスキャンさせる走査光学系と、からなることを特徴とする請求項１に記載の静電潜像形成装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の静電潜像形成装置を用いた静電潜像形成方法であって、前記帯電部材の表面に前記凹凸像形成手段により凹凸像を形成する凹凸像形成工程と、凹凸像が形成された前記帯電部材を前記静電潜像担持体に接触させ、前記電圧印加手段により前記帯電部材に電圧を印加して前記静電潜像担持体に帯電部材の凹凸像に対応した静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、からなることを特徴とする静電潜像形成方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の静電潜像形成装置と、前記静電潜像形成装置によって形成された静電潜像を顕像化させる現像装置と、前記現像装置によって形成された現像像を他の媒体に転写する転写装置と、前記静電潜像担持体の残存現像像を除去する除去装置と、前記静電潜像担持体の残存電荷を除去する除電装置と、からなることを特徴とする電子写真記録装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電子写真記録装置を用いた電子写真記録方法であって、同じ画像を複数出力する際は、前記凹凸像形成工程を一度行った後、前記静電潜像形成工程と、前記現像装置による現像工程と、前記転写装置による転写工程と、前記除去装置による除去工程と、前記除電装置による除電工程と、からなる電子写真作像工程を繰り返すことで出力し、画像書き換えの際は、前記帯電部材を新しい凹凸像が形成された前記帯電部材に交換する交換工程を行うことを特徴とする電子写真記録方法。
【請求項６】
前記帯電部材の凹凸を平滑化する平滑化手段を有すること、を特徴とする請求項４に記載の電子写真記録装置。
【請求項７】
前記平滑化手段は、前記帯電部材表面の凹凸を検知する検知装置と、検知結果に基づいて前記レーザー発生装置の出力を計算する計算装置と、を備え、計算結果に基づいて前記制御装置を制御し、前記レーザー発生装置により前記帯電部材表面を平滑化すること、を特徴とする請求項６に記載の電子写真記録装置。
【請求項８】
複数の前記帯電部材と、前記帯電部材を切り替える切り替え手段を備えたことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の電子写真記録装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電子写真記録装置を用いた電子写真記録方法であって、前記切り替え手段を用いて前記帯電部材を切り替えることで前記交換工程を行い、一方の前記帯電部材が前記静電潜像形成工程を行っている間に、他の前記帯電部材に前記平滑化工程および前記凹凸像形成工程の処置を行うことを特徴とする電子写真記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電潜像形成装置、静電潜像を用いた画像形成装置、電子写真方式の複写機・プリンタ、及び多数枚連続印刷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置では、全面帯電した電子写真感光体（感光体ドラム）に、レーザー等の光書き込みユニットで露光することにより静電像（潜像）を形成する。その後、現像装置内の現像剤担持体が、静電像に現像剤を付着させることにより、静電像を顕像化する。そして、感光体に付着した現像剤を紙などの記録媒体に転写して出力画像が形成される。出力画像上の現像剤は、熱と圧力で溶融されることにより、永久画像として記録媒体に定着される。
【０００３】
電子写真方式を用いて同一画像を多数枚印刷する場合において、印刷の度に上記電子写真プロセスを繰り返すよりも高速に印刷できる方式が、特許文献１に記載されている。この方式は、まず感光体ドラムの１回転目に帯電・画像露光・現像・定着を行って、感光体ドラム上に定着されたトナー像を形成する。そして２回転目以降の各回転毎に帯電・全面露光・現像・転写を行って連続印刷を行う。感光体ドラムへの全面露光時に、トナー像の無い画像箇所は露光される一方、トナー像の有る画像箇所は粉像に遮られて露光されないため、所望の潜像を形成することができる。
【０００４】
この方法を用いると高速に印刷できるものの、感光体ドラム上にトナー像を熱定着するため、感光体として耐熱性の優れた材質を用いなければならない。また、感光体ドラム上にトナー像を定着しているために、画像書き換え時にはトナー像を引き剥がさなければならないため、感光体に物理的負荷を与えてしまう。その結果、感光体寿命を大幅に低減してしまう欠点があった。また、トナー像引き剥がし工程の間は、画像を出力できないため、画像書き換えの際に多くのダウンタイムが発生していた。
【０００５】
特許文献２には、フィルム型感光体に画像入力信号に応じて短波長レーザーを照射し、感光体部分を絶縁体に変換することで永久潜像を形成する方式が記載されている。この方式を用いて永久潜像の形成されたフィルム型感光体を用いると、同一画像を高速に印刷することができる。画像内容の書き換えの際は、古い画像内容のフィルムをドラム内に巻き込み、フィルムの新しい部分をドラム上に引き出して、再度短波長レーザーで新しい画像内容を書き込むことで実現している。
【０００６】
この方式では前述した特許文献1の方法と違い、耐熱性に優れた材質の感光体を用いなくても良い。また、感光層は使い捨てのため、画像書き換えによる感光体寿命低下は問題にならない。しかし、この方式を用いても、画像書き換えの際に、すべての連続出力プロセスを停止しなければならないため、多くのダウンタイムが発生していた。
【０００７】
別件として、導電性層に絶縁性材料によって画像形成されている記録シートに、帯電・現像する方式が特許文献３に記載されている。この方式も、特許文献２と同様に、同一画像を高速出力できるが、書き換えの際のダウンタイムが同様に発生してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公昭４３―１５５４号公報
【特許文献２】特開平５―８０６４１号公報
【特許文献３】特開平７―４３９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、感光体寿命を大幅に低減させることなく、同一画像を高速に出力し、さらに画像書き換えの際に多くのダウンタイムを発生させないで、同一画像を高速に出力できる静電潜像形成装置と、電子写真記録装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記した問題点を解決するためになされたものであり、本発明による静電潜像形成装置は、静電潜像担持体と、電圧印加手段により電圧を印加され、前記静電潜像担持体に接触して前記静電潜像担持体を帯電させる帯電部材と、画像入力信号に基づいて前記帯電部材に凹凸像を形成する凹凸像形成手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明による静電潜像形成方法は、前記静電潜像形成装置を用い、前記帯電部材の表面に前記凹凸像形成手段により凹凸像を形成する凹凸像形成工程と、凹凸像が形成された前記帯電部材を前記静電潜像担持体に接触させ、前記電圧印加手段により前記帯電部材に電圧を印加して前記静電潜像担持体に帯電部材の凹凸像に対応した静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、からなることを特徴とする。
【００１２】
本発明による電子写真記録装置は、前記静電潜像形成装置と、前記静電潜像形成装置によって形成された静電潜像を顕像化させる現像装置と、前記現像装置によって形成された現像像を他の媒体に転写する転写装置と、前記静電潜像担持体の残存現像像を除去する除去装置と、前記静電潜像担持体の残存電荷を除去する除電装置と、からなることを特徴とする。
【００１３】
本発明による電子写真記録方法は、前記電子写真記録装置を用い、同じ画像を複数出力する際は、前記凹凸像形成工程を一度行った後、前記静電潜像形成工程と、前記現像装置による現像工程と、前記転写装置による転写工程と、前記除去装置による除去工程と、前記除電装置による除電工程と、からなる電子写真作像工程を繰り返すことで出力し、画像書き換えの際は、前記帯電部材を新しい凹凸像が形成された前記帯電部材に交換する交換工程を行うことを特徴とする。
【００１４】
さらに、前記帯電部材の凹凸を平滑化する平滑化手段と、複数の前記帯電部材と、前記帯電部材を切り替える切り替え手段と、を備え、前記切り替え手段を用いて前記帯電部材を切り替えることで前記交換工程を行い、一方の前記帯電部材が前記静電潜像形成工程を行っている間に、他の前記帯電部材に前記平滑化工程および前記凹凸像形成工程を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、感光体寿命を大幅に低減させることなく、同一画像を高速に出力し、さらに画像書き換えの際に多くのダウンタイムを発生させないで、同一画像を高速に出力できる静電潜像形成装置と、電子写真記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例に係る電子写真記録装置における凹凸像形成工程の要部を示す概略図。
【図２】本発明の実施例に係る電子写真記録装置における電子写真作像工程の要部を示す概略図。
【図３】本発明の実施例に係る電子写真記録装置において、一方の帯電作像ローラに凹凸像形成工程を行う状況を示す図。
【図４】本発明の実施例に係る電子写真記録装置において、一方の帯電作像ローラで感光体ドラムに潜像形成し、もう一方の帯電作像ローラに凹凸像形成工程を行う状況を示す図。
【図５】本発明の実施例に係る電子写真記録装置において、一方の帯電作像ローラの凹凸像を消去し、もう一方の帯電作像ローラで感光体ドラムに潜像形成する状況を示す図。
【図６】Paschen則に基づいて、帯電作像ローラの掘り量と感光体ドラムの帯電量を数値計算したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を、例示的に詳しく説明する。
【実施例１】
【００１８】
（凹凸像形成工程）
図１に、本発明の実施例に係る電子写真記録装置における凹凸像形成工程の要部を示す。帯電部材としての第１帯電作像ローラ２は、ステンレス製の芯金の周りにヒドリンゴム層が形成され、電子写真一般で良く使われる帯電ローラと同じ構造をしている。第１帯電作像ローラ２の外周は、310mmであり、A4用紙の用紙長よりも少し長く設定されている。また、第１帯電作像ローラ２は、図示しない駆動モーターによって図の矢印方向に回転駆動している。レーザー発生装置１としては、波長1064nmのYVO4レーザーを使用し、レーザー制御装置１０によりON/OFFおよび出力強度を制御されている。
【００１９】
レーザー発生装置１から発生したレーザー光は、走査光学系としての高速に回転駆動するポリゴンミラー１１を介して、第１帯電作像ローラ２に照射される。レーザー光が照射されることにより、第１帯電作像ローラ２表面の照射された部分が凹む。ここでは、第１帯電作像ローラ２の凹み量が70μmになるように、レーザー発生装置１の出力強度を調整している。画像入力信号に基づいて、レーザー光を制御することで、第１帯電作像ローラ２の表面に凹凸像が形成される。
【００２０】
（電子写真作像工程）
図２に、本発明の実施例に係る電子写真記録装置における電子写真作像工程の要部を示す。この電子写真作像工程においては、静電潜像担持体としての感光体ドラム４の周囲に、凹凸像を形成した第１帯電作像ローラ２が接触している。感光体ドラム４は、導電性基体上に光導電性部材を被着した構造となっており、感光体ドラム4の光導電性部材の膜厚は20μmに設定されている。
【００２１】
なお、本実施例では、静電潜像担持体として感光体ドラムを用いているが、ポリイミドフィルムなどの誘電体を用いても良い。その場合は、除電装置としてイオン除電装置等を使うと良い。
【００２２】
電子写真作像工程においては、図示しない駆動モーターによって感光体ドラム４は図の矢印方向に定常回転し、第１帯電作像ローラ２は、感光体ドラム４との接触により図の矢印方向に従動回転する。感光体ドラム４の周囲には第１帯電作像ローラ２の他に、感光体ドラム４の回転方向に従って、現像装置としての二成分現像器５、転写装置６、除去装置としてのクリーナ７、除電装置としての除電ランプ８が配置されている。
【００２３】
以下、電子写真作像工程内には、静電潜像形成工程、現像工程、転写工程、除去工程、除電工程からなり、各々について、以下に説明する。
【００２４】
静電潜像形成工程では、高圧電源３により、第１帯電作像ローラ２に-1000Vの電圧が印加される。これにより、第１帯電作像ローラ２の凸部に対応する感光体ドラム４の表面部分は、Paschenの法則に基づく放電により帯電し、約444Vに帯電される。一方、第１帯電作像ローラ２の凹部分に対応する感光体ドラム４の表面部分は、第１帯電作像ローラ２と接触していないために、Paschenの法則に基づいて放電は弱められ、約194Vに帯電される。これにより、感光体ドラム４表面に、第１帯電作像ローラ２の凹凸を反映した静電潜像が形成される。
【００２５】
図６は、第１帯電作像ローラ２の掘り量と感光体ドラム４の帯電量を、Paschenの法則に基づいて数値計算した結果である。計算において、第１帯電作像ローラ２の印加電圧は1000Vに、感光体ドラム４の比誘電率は3.55に設定している。この計算結果から、十分な潜像コントラストを得るためには、掘り量は50μm以上あることが望ましいといえる。また、100μm近くの掘り量で、感光体ドラム４は帯電しなくなるため、100μm以上の掘り量に設定する必要は無い。
【００２６】
感光体ドラム４の表面に形成された静電潜像は、二成分現像器５により、トナーによって顕像化される（現像工程）。現像したトナー像は、転写装置６により紙に転写される（転写工程）。転写工程で残ったトナーは、クリーナ７によって掻き取られ（除去工程）、除電ランプで感光体を全面露光することにより、残った潜像が除電される（除電工程）。なお、紙に転写されたトナー像は、図示しない定着装置によって熱と圧力により定着され、永久像となって出力される。
【００２７】
以上の、静電潜像形成工程、現像工程、転写工程、除去工程、除電工程、を繰り返すことで、同一画像を高速に出力することができる。
【００２８】
（交換工程）
画像書き換えは、新しい画像の凹凸像形成工程で凹凸像を形成しておいた図示しない第２帯電作像ローラ１２と、古い第１帯電作像ローラ２を交換する交換工程を行うことで、多くのダウンタイムを発生させずに行うことができる。本実施例において、交換工程は手動で行っている。
【実施例２】
【００２９】
図３に、本発明の実施例に係る電子写真記録装置の要部を示す。本実施例においては、第１帯電作像ローラ２と、第２帯電作像ローラ１２からなる二つの帯電作像ローラを装置内に設置している。一方の帯電作像ローラが電子写真作像工程を行っている間に、もう一方の帯電作像ローラに対して平滑化工程と凹凸像形成工程を行うことで、ダウンタイムを減らす仕組みになっている。なお、二つの帯電作像ローラは、位置を切り替えられるようにロータリー回転装置１３上に設置されている。
【００３０】
初期状態では、図３のように、第１帯電作像ローラ２は、凹凸像形成工程を行う位置に配置され、第２帯電作像ローラ１２は、感光体ドラム４に接している。この状態で、実施例１に示した方法によって、第１帯電作像ローラ２にレーザー光を照射して凹凸像形成工程を行う。その後、ロータリー回転装置１３を駆動し、図４に示すように、第１帯電作像ローラ２を感光体ドラム４に接触させ、第２帯電作像ローラ１２を、凹凸像形成工程を行う位置に配置する。
【００３１】
凹凸像を形成した第１帯電作像ローラ２を使って、実施例１で示した電子写真作像工程を行い、同一画像を複数枚出力する。それと同時に、第２帯電作像ローラ１２に対して、新しい画像入力信号に基づいた凹凸像形成工程を行う。画像内容を、第１帯電作像ローラ２に形成された像から、第２帯電作像ローラ１２に形成された像に切り替える際は、ロータリー回転装置１３を駆動し、第１帯電作像ローラ２を、凹凸像形成工程を行う位置に戻し、凹凸像を形成した第２帯電作像ローラ１２を感光体ドラム４に接触させる。
【００３２】
凹凸像を形成した第２帯電作像ローラ１２を使って、実施例１で示した電子写真作像工程を行い、新しい画像で同一画像を複数枚出力できる。
【００３３】
画像内容をさらに書き換える際は、凹凸像形成工程を行う位置に戻った第１帯電作像ローラ２の凹凸像を書き換える。そのために、第１帯電作像ローラ２を平滑にする平滑化工程を行った後、新たにレーザー照射することで凹凸像を形成する。
【００３４】
図５は、第１帯電作像ローラ２を平滑にする平滑化工程について説明するための概略図である。この工程では、第１帯電作像ローラ２を図５の矢印方向に回転させながら、検知装置としての凹凸センサー１４により、第１帯電作像ローラ２の凹凸を読み込む。その検知結果を、計算装置１５に伝達し、計算装置１５は検知結果に基づいて、レーザー出力値を計算する。計算により得られた出力値に基づいて、レーザー制御装置１０によりレーザー発生装置１の出力を調整し、第１帯電作像ローラ２を平滑化する。その後は、前述した凹凸像形成工程を行うことによって新しい凹凸像を第１帯電作像ローラ２に形成することができる。
【００３５】
このような工程を繰り返すことにより、書き換え時に多くのダウンタイムを発生させることなく、同一画像を高速に連続出力することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  レーザー発生装置
２  第１帯電作像ローラ
３  高圧電源
４  感光体ドラム
５  二成分現像器
６  転写装置
７  クリーナ
８  除電ランプ
１０  レーザー制御装置
１１  ポリゴンミラー
１２  第２帯電作像ローラ
１３  ロータリー回転装置
１４  凹凸センサー
１５  計算装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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