JP2672471B2 - 画像形成装置及びそこに使用する画像記録素子 - Google Patents

画像形成装置及びそこに使用する画像記録素子

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JP2672471B2
JP2672471B2 JP6304022A JP30402294A JP2672471B2 JP 2672471 B2 JP2672471 B2 JP 2672471B2 JP 6304022 A JP6304022 A JP 6304022A JP 30402294 A JP30402294 A JP 30402294A JP 2672471 B2 JP2672471 B2 JP 2672471B2
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ゲラルドゥス フェナンティウス ファン スティプホウト ヨハネス
ヨハネス マリア リュイテン ランベルトゥス
ゲラルドゥス マリア ファン ヴェリエ アルベルト
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オセ−テクノロジーズ ビーブイ
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    • G03G2217/00Details of electrographic processes using patterns other than charge patterns
    • G03G2217/0075Process using an image-carrying member having an electrode array on its surface

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘電性の表面層と、そ
の下にある1組の隔離的に電源供給し得る相互に絶縁さ
れた画像形成電極とを有する支持体とからなる可動的な
画像記録素子と、該画像記録素子の軌跡に沿ってあり該
画像記録素子の該誘電性の表面の上に短い間隔で協働的
な電極が設置された画像形成ゾーンと、記録用の画像パ
ターンに従って該画像形成ゾーンにあるトナー粉末を該
画像記録素子の表面に沈着させるために該画像パターン
に従って該画像形成電極と該協働的な電極との間に電圧
を印加する制御手段とからなる、画像形成装置に関す
る。
【0002】本発明は更に上記の画像形成装置に使用さ
れる画像記録素子に関する。
【0003】
【従来の技術】上記の種類の画像形成装置及びそこに使
用し得る画像記録素子は、特に、欧州特許出願第 0 191
521号明細書、欧州特許出願第 0 247 694号明細書及び
欧州特許出願第 0 247 699号明細書に記載されている。
かかる周知の装置において、画像形成ゾーンの画像記録
素子に形成されるトナー粉末画像は、直接的、或いは、
中間媒体を介して間接的に普通紙のような受像材料に転
写されてそこに定着する。画像記録素子は次の画像形成
サイクルに再び使用することが可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】周知の画像記録素子に
おいて、画像形成電極の電気抵抗に関して起こり得る多
数の問題が分かっている。抵抗の低い場合には過大な電
流が上記の電極を流れる可能性があり、これにより、画
像形成電極の焼損を生じ得る。焼損した画像形成電極は
もはや画像形成には寄与せず、印刷時に画像パターン中
に微細なトナーの無い縞の形として見分けることができ
る。従って、焼損した画像形成電極は完全な画像記録素
子に置き換える必要がある。一方、画像電極の抵抗が高
い場合には、抵抗成分として制御手段及び画像形成電極
自体を有し、容量成分として画像形成ゾーンを有するR
C回路は、画像形成処理の速度を著しく制限するような
影響を与える。その上、オランダ国特許出願第 9201892
号明細書に記載される画像記録素子の一実施例におい
て、制御手段は、円柱状の素子の壁に固定されたアレイ
よりなり、抵抗成分における画像形成電極の割合は、制
御手段の位置と画像形成ゾーンとの間の外側への距離の
関数として変化する。従って、画像形成電極の高い抵抗
は、全体的な抵抗に許容し得ない影響を与える。
【0005】本発明の目的は、前述の如く、従来の画像
記録素子に起こる問題の大部分が回避された改良型の画
像記録素子を有する画像形成装置を提供することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による画像形成電極は0.008と0.2Ω
cmの範囲の電気的抵抗率を有する電気的導電性材料よ
りなる。本発明の他の実施例において、画像形成電極
は、画像記録素子用の支持体の動く方向に互いに平行に
延在する多数の溝として電極を構成することにより作ら
れ、該溝は電気的導電性材料で充填されている。必要と
される0.008と0.2Ωcmの範囲の電気的抵抗率
は、溝の表面に塗布された第1の導電性層と、溝の残り
の容積を占める第2の導電性層とよりなり、第1の導電
性層の抵抗率は第2の導電性層よりも0.125×10
3 乃至2×103 の倍数で小さい溝の充填物により実現
される。
【0007】
【実施例】以下に添付図面を参照して本発明を詳細に説
明する。図1に示す画像形成装置は、図2を参照して以
下に詳細に説明する画像記録素子15が設けられてい
る。画像記録素子15は画像形成部16を通り抜け、こ
の画像形成部の表面には、米国特許出願第 3 946 402号
明細書に記載される如く構成されている手段20によっ
て約105 Ωcmの抵抗率を有するトナー粉末の均一層
が設けられる。
【0008】画像記録素子15の粉末状表面は、次い
で、画像形成ゾーン18に送られ、ここで、この画像形
成ゾーン18には画像記録素子15の表面から短い間隔
で磁性ローラ17が配置され、上記ローラ17は、回転
自在の電気的導電性の非磁性外殻と、外殻の内側に設置
された静止した磁気装置とからなる。静止した磁気装置
は、二つの磁石の同極の間に挟まれた強磁性のナイフブ
レードよりなり、欧州特許出願第 0 304 983号明細書に
記載される如く構成される。粉末の画像は、画像記録素
子15の一以上の画像形成電極と、協働的な電極として
作用する磁性ローラ17の導電性外殻との間に電圧を印
加することによって画像記録素子に形成される。画像が
記録されていない場合に、磁性ローラ17及び画像記録
素子15の画像形成電極はアース電位に置かれる。画像
記録中に、関連する画像形成電極は約30ボルトの正の
電位に達する。かかる粉末の画像は圧力の印加によって
加熱されたゴム皮膜されたローラ19に転写される。1
枚の用紙がローラ26によって給紙スタック25から取
り出され、経路27とローラ28及び29を介して加熱
部30に送られる。加熱部30は加熱されたローラ32
の周りを回るベルト31よりなる。上記の用紙はベルト
31との接触により加熱される。かくして、用紙は加熱
され、ローラ19と加圧ローラ35との間に送られ、ロ
ーラ19上の軟化された粉末の画像は上記用紙に完全に
転写される。ベルト31とローラ19の温度は、画像が
上記用紙に止まるよう相互に適合させられている。画像
を与えられた1枚の用紙は、搬送ローラ36を介して収
集トレイ37に送られる。
【0009】ユニット40は、原稿の光学的情報を、追
従型接触子41の設けられたワイヤ41と、画像記録素
子15の側壁に設置された導電性トラック42とを介し
て、トラック42に接続された制御素子3(図2を参照
のこと)に送られる電気信号に変換する電気回路よりな
る。上記情報は素子3の集積回路のシフトレジスタにラ
イン毎に直列的に送られる。シフトレジスタが1ライン
の情報により完全に占められる場合に、上記情報は出力
レジスタに与えられ、電極6、5(図2を参照のこと)
はドライバを介して、或いは、信号には依存せず電圧を
受ける。上記のラインが印刷される間に、次のラインの
情報がシフトレジスタに送られる。
【0010】原稿から得られる光学的情報に加えて、ユ
ニット40においてコンピュータ又はデータ処理装置か
ら得られる電気信号は制御素子3に送られる信号に更に
変換し得る。図1による画像形成装置で使用される画像
記録素子は図2に概略的な断面図で示される。図2によ
る画像記録素子は、その中に軸方向に延在する制御素子
3が配置された円柱状の支持体、即ち、円柱体2からな
り、その制御素子3の構造は以下に詳細に説明する。円
柱体2は絶縁層4で被覆され、絶縁層4には、円柱体2
の外周方向に実質的に等しい間隔で互いに平行にある無
端経路の形で延在する画像形成電極5が付けられる。各
画像形成電極5は、制御素子3の一方の制御電極6に導
電的に接続される。制御素子3の制御電極6の数は画像
形成電極5の数に一致し、かかる数は、画像記録素子1
に形成される画質を定める。画質は電極密度の増加につ
れて向上する。良好な質を得るためには、画像形成電極
5の数は、少なくとも1ミリメートル当たり10本、好
ましくは1ミリメートル当たり14乃至20本である。
具体的な一実施例によれば、電極5の数は1ミリメート
ル当たり16本に等しく、上記電極5は40μmの幅を
有し、電極間の間隔は約20μmである。最後に、画像
形成電極5のパターンは滑らかな誘電性の表面層で覆
われる。
【0011】制御素子3は、(銅のような)電気的導電
性金属層を用いて周知の方法で設けられたサポート部
0よりなり、上記金属層は以下に説明する方法で必要と
される導電性トラックパターン12に加工される。トラ
ックパターン12は、一方で、制御素子の種々の電子部
品13間の導電性接続よりなり、他方で、各々が画像形
成電極5の一つに導電的に接続されている制御素子より
なる。
【0012】最後に、制御素子3は、電子部品を含むボ
ックスの形で制御素子3を形成するようサポート部10
に本質的に周知の方法(例えば、接着)で接続されたカ
バー14を更に有する。電子部品13は、例えば、ビデ
オ表示技術により周知の多数の集積回路(IC)よりな
り、直列入力並列出力形シフトレジスタと、出力レジス
タと、そこに接続され、例えば、20乃至50ボルトの
電圧範囲を有するドライバとにより構成される。各制御
電極6は集積回路の中の一つのドライバに接続される。
【0013】画像記録素子1は以下の如く作られる。制
御素子3は、銅の薄片が電子業界用に特に開発された電
子的用途のエポキシ樹脂によって接着されるアルミニウ
ム支持シートの金属コアサブストレートから作られ、上
記銅薄片は周知のフォトエッチング法により、サポート
10に置かれるべき電子部品13の導電性接続経路
と、制御電極6の導電性経路とからなる導電性トラック
パターン12に加工される。電子部品13は導電性接続
経路を画成する正確な位置でサポート部10に固定さ
れ、カバー14は電子的用途のエポキシ樹脂でサポート
10に接着される。
【0014】上記の如く製作されたボックス形の制御素
子3は、アルミニウム製の円柱体2の壁にある軸方向の
溝孔に置かれ、上述のエポキシ樹脂接着剤によってその
中に堅く接着される。軸方向の溝孔は、画像記録素子1
の動作する幅に少なくとも一致する長さである。円柱体
2内の軸方向の溝孔の幅に関して、制御素子3と溝孔の
壁との間隔は、その間隔が毛管現象によって接着剤で充
填され得るような寸法に定める必要がある。余分な間隔
は接着剤の流出を生ずる。
【0015】その中に制御素子3が固定された円柱体2
の外面は、所定の寸法に旋削され、円柱体2、サポート
10及びカバー14の表面層の金属が、特定の深さ、
例えば、150μmに亘ってエッチングされるように適
当なエッチング液(例えば、周知のフェリシアン化カリ
ウムのアルカリ溶液)に接触させられる。エッチング液
は、制御電極6の金属は僅かに影響されるに過ぎないよ
う選ばれ、これによって、かかる電極の端は最終的に円
柱体2の表面及び制御素子3の上に約150μm突出す
る。円柱体2の表面は、層の厚さが電極6の突出する端
の長さに等しい電子的用途のエポキシ樹脂の絶縁性中間
層4で覆われ、かくして、その端の表面は絶縁性中間層
4の外面にある。これは、より厚い中間層4を塗布し、
電極6の端面が中間層4の表面に露出するまで上記の層
を旋削することにより得られる。画像形成電極5は、中
間層4の外面にある多数の周辺側、かつ、平行な無端の
溝50を切断する(例えば、旋盤で)ことによって形成
される(図3に示す如く)。溝のパターンは、制御電極
6のパターンに完全に(密度と位置に関して)一致する
よう与えられ、これにより、各制御電極6は一つの溝と
協働する。溝50は電気的導電性材料で充填され、かく
して、導電性画像形成電極5を形成する。
【0016】本発明による記録素子の第1の実施例にお
いて、絶縁性中間層4内の溝50は、図3に破線51で
示す層の厚さまで画像記録素子の全体の表面に亘って電
気的導電性材料を塗布し、次いで、かかる電気的導電性
材料の層を絶縁性中間層4の外面まで旋削することによ
り充填される。中間層4により相互に絶縁されている電
気的導電性画像形成電極5のパターンは、最後に、例え
ば、オランダ国特許出願第 9301300号明細書に記載され
る組成物のSiOX 層よりなる滑らかな誘電性表面層7
で被覆される。
【0017】特に、必要な電気抵抗を有するすべての材
料を電気的導電性材料として使用し得る。かかる材料
は、例えば、炭素、金属(銅又は銀の粒子)、金属錯
体、第四級アンモニウム化合物、若しくは、導電性重合
体、又は、これらの混合物のような導電性粒子が微細に
分散しているバインダよりなる。上記のSiOX が画像
形成電極5を相互接続する表面層7の誘電性材料として
使用される場合に、0.008と0.5Ωcmの間の電
気抵抗率が必要とされる電極5の抵抗を得るために電極
5に対し必要とされ、この抵抗は表面層7の抵抗より小
さいことを必要とされる。上記の導電性ペーストが使用
されるときに電気抵抗を変えるための制御手段は、バイ
ンダ(例えば、エポキシ樹脂)に分散している導電性粒
子の量である。
【0018】図4に示す好ましい一実施例において、導
電性画像形成電極5は溝50の表面に塗布された薄い金
属層55と、溝50の残りの部分を占める導電性エポキ
シ樹脂56との組合せから形成される。上記の薄い金属
層55は、導電性粒子がバインダ(エポキシ樹脂)に微
細に分散している上記の実施例に比べて、画像形成電極
5に対する正確な抵抗値を得るより良好な制御手段であ
ることが分かる。
【0019】原理的に、銅(Cu)、タンタル(T
a)、タンタル窒化物及びニッケルクロム(NiCr)
のような多数の材料を金属層55として使用し得る。例
えば、バルゼルス製LLS802形真空装置において周
知のスパッタ技術を用いて溝のパターンに均一に塗布さ
れた0.25μmの厚さのNiCr層で際立った結果が
得られ、ここで、NiCrは純度99.9%のNiCr
ターゲットからスパッタされ、アルゴン及び酸素は真空
装置に吸引される。
【0020】次いで、導電性エポキシ樹脂は、図4に破
線57で示される層の厚さを得るために上記金属層に塗
布される。使用されるエポキシ樹脂は、100重量部の
エポキシ樹脂(シェル製エピコート828EL形)と、
10重量部のラテント硬化剤(アジノモト製MY−2
4)と、8.9重量部のデグサプリンテックス製XE−
2形のカーボンよりなる分散剤である。
【0021】図3の実施例と同様に、かかるエポキシ樹
脂(及び上記実施例における金属層55の一部)は、絶
縁性中間層4が表面(溝の間)に露出するまで旋盤加工
され、その後、SiOX の表面層は上記の如く塗布され
る。NiCrが金属層として適当な材料であることの理
由の一つは上記の製造方法に起因し、ここで、図4に破
線4で示される金属層55の一部も旋削により除去され
る。NiCrは、電気的な理由に適するTa及びタンタ
ル窒化物のような他の材料よりも加工性に優れることが
分かる。
【0022】上記導電性エポキシ樹脂と組み合わせて上
記の0.25μmのNiCr層を用いて、0.1Ωcm
の抵抗率が得られ、これは、要求される抵抗率(0.0
08乃至0.2Ωcm)の制限範囲内にある。導電性エ
ポキシ樹脂56又は誘電性表面層7の電気的特性が変わ
る場合に、ある程度金属層55の抵抗率を適合させる必
要がある。
【0023】かかる適合は次の制御手段によりかなり簡
単に実現し得る:NiCrターゲットの組成物と、スパ
ッタリング中にドープされる酸素の量と、スパッタリン
グの処理時間とにより、種々の層の厚さが得られる。上
記制御手段は、ターゲット内のCrの量の増加及び/又
は酸素のドーピング量の増加により、抵抗が増大し、処
理時間が延長し、従って、層の厚さの増大により抵抗が
減少するよう作用する。
【0024】上記により、種々の形のエポキシ樹脂が多
数の応用に使用されることが示される。一方で、エポキ
シ樹脂は、制御素子3の多数の部品を互いに固着させ、
制御素子3をアルミニウム製円柱体2の軸方向の溝孔に
しっかりと接着する接着剤として使用される。他方で、
種々の形のエポキシ樹脂は絶縁性中間層4を設けるため
にアルミニウム製円柱体2の表面に塗布される。
【0025】上記のすべての応用において、エポキシ樹
脂を金属組成物(アルミニウム又は銅)に良好に接着さ
せることが極めて重要である。かかる接着は、エポキシ
樹脂のコアシェルに、その周りにアクリル樹脂の外殻
(例えば、メタアクリル酸ポリメチル)を有するゴムの
核(例えば、アクリル酸ブチル、ブタジエン/スチレ
ン)からなる粉末粒子を分散させることによってかなり
改善することが可能である。
【0026】この種のコアシェルは、特に、熱可塑性物
質の機械的特性(例えば、衝撃強度)の改善用にパラロ
イドEXLという商品名でロームアンドハース社により
販売されている。優れた接着特性を有する修飾されたエ
ポキシ樹脂は、例えば、本質的に周知の手段で、80乃
至95重量部のエポキシ樹脂(エポキシテクノロジー製
エポテック377形)に5乃至20重量部の上記のコア
シェル粉末粒子(パラロイドEXL2600形)を均一
に分散させることにより調製される。
【0027】
【発明の効果】上記本発明の画像形成装置によれば、画
像形成電極に対し上記の抵抗率を与え、上記の従来技術
に説明した種類の画像形成素子において25乃至50ボ
ルトの電圧が電極に印加される場合に、画像形成電極が
焼損する危険性はなく、少なくとも最大20メートル毎
分の処理速度を問題無く達成し得ることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による画像形成装置のブロック図であ
る。
【図2】図1の装置に使用する画像記録素子の断面図で
ある。
【図3】図2の画像記録素子の第1の実施例の細部を示
す拡大断面図である。
【図4】本発明による画像記録素子の第2の実施例の拡
大断面図である。
【符号の説明】
1,15 画像記録素子 2 円柱体 3 制御素子 4 絶縁性中間層 5 画像形成電極 6 制御電極 7 誘電性表面層 10 サポート部 12 トラックパターン 13 電子部品 14 カバー 16 画像形成部 17 磁性ローラ 18 画像形成ゾーン 19,26,28,29,32 ローラ 20 均一層形成手段 25 給紙スタック 27 経路 30 加熱部 31 ベルト 35 加圧ローラ 36 搬送ローラ 37 収集トレイ 40 ユニット 41 追従型接触子 42 導電性トラック 50 溝 51,57 層の厚さ 55 金属層 56 エポキシ樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アントニウス ヤコブス マリア クラ エセンス オランダ国 5811 エーシー カステン レイ ホルステルヴェーク 40 (72)発明者 パウルス ヘンリクス エイユムベルツ オランダ国 5628 エイチイー アイン ドーフェン プルメルストラート 13 (72)発明者 ヨハネス ゲラルドゥス フェナンティ ウス ファン スティプホウト オランダ国 5741 シーアール ビーク エン ドンク ヒースヴェーク 25 (72)発明者 ランベルトゥス ヨハネス マリア リ ュイテン オランダ国 5912 ジェイビー ヴェン ロ アリエンスヴェイ 88 (72)発明者 アルベルト ゲラルドゥス マリア フ ァン ヴェリエ オランダ国 5991 ビーエム バールロ バロン ファン エルプラーン 36 (56)参考文献 特開 昭62−292450(JP,A) 特開 昭62−189482(JP,A) 特開 平4−248573(JP,A)

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電性の表面層と、その下にある1組の
    隔離的に電源供給し得る相互に絶縁された画像形成電極
    とを有する支持体からなる可動的な画像記録素子と; 該画像記録素子の軌跡に沿ってあり該画像記録素子の該
    誘電性の表面の上に短い間隔で協働的な電極が設置され
    た画像形成ゾーンと; 記録用の画像パターンに従って該画像形成ゾーンにある
    トナー粉末を該画像記録素子の表面に沈着させるために
    該画像パターンに従って該画像形成電極と該協働的な電
    極との間に電圧を印加する制御手段とからなる、画像形
    成装置であって、 該画像形成電極は該支持体の動く方向に延在する多数の
    平行な溝からなり、 該溝はその電気的抵抗率が 0.008と0.2Ωcmの
    範囲にある電気的導電性材料で充填されていることを特
    徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 溝は、該溝の表面に塗布された第1の
    導電性層と、該溝の残りの容積を占める第2の導電性層
    とよりなる電気的導電性材料で充填され、該第1の導電
    性層の抵抗率は該第2の導電性層よりも0.125×1
    3 乃至2×103 の倍数で小さいことを特徴とする請
    求項1記載の画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記第1の導電性層はNiCr合金より
    なることを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記第2の導電性層はカーボン粒子を含
    有するエポキシ樹脂よりなることを特徴とする請求項2
    又は3記載の画像形成装置。
  5. 【請求項5】 誘電性の表面層と、その下にある相互に
    絶縁され、該支持体の動く方向に延在する多数の平行な
    溝からなる1組の隔離的に電源供給し得る画像形成電極
    とを有する支持体からなり、該溝はその抵抗率が0.0
    08と0.2Ωcmの範囲にある電気的導電性材料で充
    填されていることを特徴とする請求項1記載の画像形成
    装置に使用される画像記録素子。
  6. 【請求項6】 前記電気的導電性材料は、前記溝の表面
    に塗布された第1の導電性層と、該溝の残りの容積を占
    める第2の導電性層とからなり、該第1の導電性層の抵
    抗率は該第2の導電性層よりも0.125×103 乃至
    2×103 の倍数で小さいことを特徴とする請求項5記
    載の画像記録素子。
  7. 【請求項7】 前記第1の導電性層はNiCr合金より
    なることを特徴とする請求項6記載の画像記録素子。
  8. 【請求項8】 前記第2の導電性層はカーボン粒子を含
    有するエポキシ樹脂よりなることを特徴とする請求項6
    又は7記載の画像記録素子。
  9. 【請求項9】 上記エポキシ樹脂は、アクリル樹脂の外
    殻で囲まれたゴムの核よりなる接着力を高める粉末粒子
    の添加物を含むことを特徴とする請求項8記載の画像記
    録素子。
  10. 【請求項10】 前記接着力を高める添加物は、80乃
    至95重量部のエポキシ樹脂に均一に分散した5乃至2
    0重量部の粉末粒子よりなることを特徴とする請求項9
    記載の画像記録素子。
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