JP2874930B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、光導電性材料を利用した画像形成装置に
関する。

「従来の技術」 特開平２−141765号公報に述べられているように、記
録媒体を挟んでその両側に、画像データに対応した電荷
パターンを発生する記録ヘッドと前記記録媒体に現像剤
を供給する現像器とが対向して配置されたことを特徴と
する画像形成装置であり、記録媒体に直接記録する方式
である。しかし、記録に必要なコントラスト電位を十分
得ることができなかった。

例えば、 記録ヘッド： ａ−Si感光体： 比誘電率12: 厚さ 20
um 記録媒体 ： PPC用紙 ： 比誘電率 2: 厚さ100
um 間 隙 ： 空気 ： 比誘電率 1: 厚さ100
um の場合、電源電圧1000Vで、コントラスト電位約8Vであ
る。

「発明が解決しようとする課題」 上記、従来の電子写真方式は、コントラスト電位が十
分得られなかった。

「課題を解決するための手段」 記録媒体を挟んでその両側に、画像データに対応した
電荷パターンを発生する記録ヘッドと前記記録媒体に現
像剤を供給する現像器とが対向して配置され、前記記録
ヘッドは透明電極とこの透明電極の前記記録媒体側の面
に形成された感光体層とを有する画像形成装置におい
て、単位面積当りの前記感光体層の静電容量をC1、前記
記録媒体の静電容量をC2、前記間隙（空気）の静電容量
をC3とした場合、Ｋ・C1≦C3≦C2（但しＫはＫ＞０の定
数）なる関係を満足するように前記感光体層の比誘電率
及び前記感光体層、前記記録媒体、前記間隙（空気）の
各々の厚さを選択したことを特徴とする画像形成装置で
ある。

「作用」 記録に必要なコントラスト電位を十分得ることができ
る。

「実施例」 以下、本発明の実施例を第１図〜第４図を参照して説
明する。

第１図に実施例の画像形成装置の概略図を示し、第２
図にその要部を拡大して示す。第３図に現像プロセスの
モデルを示し、第４図にはその解析モデルを示す。

この実施例では、画像データに応じた信号光を発する
光学系としてレーザスキャナ20を設けている。

記録媒体としての記録紙21は、給紙ロール22に巻かれ
ており、図示のように後述する定着器34側に送られる。

この記録紙21を挟んでその両側に、前記レーザスキャ
ナ20からの信号光をミラー23を介して受けて画像データ
の対応した電荷パターンを発生する記録ヘッドとしての
記録ヘッド24と、記録紙21に現像剤25を供給する現像器
26の現像剤担持体27とが対向して配置されている。

前記現像剤が、絶縁性の非磁性トナー50と磁性キャリ
ア51とを主成分とする２成分系の現像剤52を用いた場合
を第２図に示す。

トナー50は体積抵抗が例えば10⁹Ω・cm以上、好まし
くは10¹²Ω・cm以上のものを用いるとよい。

この２成分系の現像剤を用いる場合は、現像剤をあら
かじめ図示略のかくはん器でかくはんして、非磁性トナ
ー50を磁性キャリア51との摩擦により所定の電荷（図示
例では負の電荷）の帯電状態にコントロールした後、現
像剤担持体27で現像領域に運ぶ。

前記記録ヘッド24は、第１図で紙面と直交する方向に
透明電極29を張り付け、この透明電極29の記録紙21側の
面に感光体層30を形成している。

前記感光体層30は、第３図に示すように、前記感光体
層の静電容量をC1、前記記録媒体の静電容量をC2、間隙
（空気）の静電容量をC3とした場合、第４図に示すよう
な解析モルに置き換えることができる。以下、このモデ
ルを解くと、 １）感光体層の静電容量 :C1 記録媒体の静電容量 :C2 間隙（空気）の静電容量:C3 真空の誘電率 ：εｏ＝8.855×10^-12［F/m］ ａ−Siの比誘電率：εs10＝12 OPC の比誘電率：εs11＝ 3 紙 の比誘電率：εs2 ＝ 2 空気 の比誘電率：εs3 ＝ 1 面積 ： Ａ 厚さ ： ｄ ２）紙表面の電位:VQ ここで、紙表面のコントラスト電位ΔVQを大きくする
には、（ａ）式より、露光前ｔ＝０のときの紙表面の電
位VQを小さくし、露光後ｔ＝∞のときの紙表面の電位VQ
を大きくする必要がある。

よって、Ｋ・C1≦C3≦C2なる関係を満足することが条
件となる。

例えば、面積200mm×10mm、感光体（ａ−Si）、紙、
空気、各々の厚さを20,100,100umという空間を考える
と、 感光体（ａ−Si）C1＝0. 011 uF 露光前 R1＝1E＋0.9 ｋΩ 露光後 ＝1E＋07 ｋΩ 紙 C2＝0. 0004 uF 空気 C3＝0. 0002 uF （ａ）式より、Ｋ＝１の時、C3＜C2＜C1となり、電極
間バイアスVp＝1kVを与えても、従来の技術で説明した
ようにコントラスト電位は8V程度である。

ここで、仮に、 感光体 C1＝0. 0002 uF 露光前 R1＝1E＋0.9 ｋΩ 露光後 ＝1E＋0.7 ｋΩ 紙 C2＝0. 0004 uF 空気 C3＝0. 0002 uF （ａ）式より、Ｋ＝１の時、C1≦C3≦C2となり、電極
間バイアスVp＝1kVを与えると、コントラスト電位は267
Vとなる。

静電容量Ｃは、面積に比例し、距離に反比例するの
で、厚さの誤差は、コントラスト電位が十分に取れれ
ば、カールソンプロセスの電子写真方式と同様、問題と
ならない。

また、トナーに働く力は、クーロンの法則より、距離
が一定の場合、電解の強さに比例するので、バイアス電
圧が大きければ大きくなる。

前記現像剤25を担持する前記現像剤担持体27は、アル
ミニウム等の非磁性材料による円筒状の、例えば、矢印
方向に回転する現像スリーブ31の内部に、その内周面に
磁極を近接させて固定された多極のマグネットロール32
を持つ構成である。

そして、この現像スリーブ31と前記記録ヘッド24の透
明電極29との間にバイアス電圧を印加するバイアス電圧
電源33が設けてある。

また、記録媒体21上に形成されたトナー画像を最終定
着するための定着器34が配置されている。

上記構成の画像形成装置による画像形成プロセスを説
明すると、レーザスキャナ20を発したレーザ光は、ミラ
ー23で反射し、記録ヘッド24の透明支持体28及び透明電
極29を通過して感光体層30を照射する。

透明電極29にはバイアス電圧（図示例では正電圧）が
印加されているので、感光体層30のレーザ光が照射され
た部分には、キャリア（図示例では正の電荷をもつ正
孔）が生成され、感光体層30の記録紙21に接触している
側にも電荷が表れる。

このとき、前記バイアスが透明電極29とこれに対向す
る現像スリーブ31との間に印加されていることから、感
光体層30側の正電荷と反対の電荷（図示例では負電荷）
が現像スリーブ31を通して注入され、感光体層30側の正
電荷とトナー25側の負電荷とのクーロン力により、一部
のトナー50が記録紙21に付着する。

上記のように記録ヘッド24に発生した電荷パターンに
直接対応して記録紙21に付着したトナー25は、定着器34
において記録紙21に定着され、最終画像が得られる。

上記の画像形成装置は、潜像を形成する工程を経ない
で現像剤による可視像を直接記録紙21に形成するもので
あり、第３図に示した従来の電子写真方式の装置におけ
る感光体１、転写器６、除電器９、クリーニング器10、
イレーサ11、帯電器12等が不要となっている。

このように、構成が著しく簡単であり、したがって装
置が小型化され、かつ安価になる。

「発明の効果」 本発明は上記の通り構成されているので次のような効
果を奏する。

コントラスト電位を十分得ることができるため、従来の
電子写真方式と比べて階調性の高い画像を形成すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す画像形成装置の概略図、
第２図は第１図における要部の拡大図、第３図は現像プ
ロセスのモデル図、第４図はその解析モデル図である。 20……レーザスキャナ、30……感光体層、21……記録媒
体、31……現像スリーブ、24……記録ヘッド、32……マ
グネットロール、25……現像剤、33……バイアス電圧電
源、26……現像器、50……非磁性トナー、27……現像剤
担持体、51……磁性キャリア、29……透明電極、52……
現像剤

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録媒体を挟んでその両側に、画像データ
   に対応した電荷パターンを発生する記録ヘッドと前記記
   録媒体に現像剤を供給する現像器とが対向して配置さ
   れ、前記記録ヘッドは透明電極とこの透明電極の前記記
   録媒体側の面に形成された感光体層とを有する画像形成
   装置において、単位面積当りの前記感光体層の静電容量
   をC1、前記記録媒体の静電容量をC2、前記間隙（空気）
   の静電容量をC3とした場合、Ｋ・C1≦C3≦C2（但しＫは
   Ｋ＞０の定数）なる関係を満足するように前記感光体層
   の比誘電率及び前記感光体層、前記記録媒体、前記間隙
   （空気）の各々の厚さを選択したことを特徴とする画像
   形成装置。
2. 【請求項２】前記Ｋは１以下であることを特徴とする請
   求項１記載の画像形成装置。