JPH01262561A - 画像形成方法 - 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〕 本発明は導電性電極を使用し電荷注入をする画像記録方
法に間するものである。

〔従来の技術〕

従来は特開昭５７−１９５２５９に示されるように裏面
に導電層が設けられ表面に微小導電材料片を露出した状
態で独立配列して表面平滑状に埋めこんだ誘電体フィル
ムが用いられていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし従来の画像形成方法では誘電体フィルムに接触さ
せる微小電極にかなり高い電圧をかけなければならなか
った。具体的には５００ボルト以上が必要である。特開
昭５７−１９５２５９の実施例においても７００ボルト
の電圧が示されている。しかし５００ボルト以上の電圧
を高速でスイッチングするために必要なスイッチング素
子は外形も大型で高価格であり、従って広く普及するこ
とは期待できない、もっとも望ましい電圧は一番普及し
ている集積化された駆動素子の耐圧である３０ボルトで
あり、少なくとも１００ボルト以下の電圧で画像形成す
る必要がある。そこで本発明では、画像形成に必要な電
圧そ上記のような望ましい電圧まで下げる技術を・提供
することを目的とし、その結果低価格な画像形成装置を
実現することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の画像形成方法は第一の誘電層、第二の誘電層か
らなり、第一の誘電層の表面に導電性の独立した微小部
を有しかつ該微小部が露出しておりかつ第二の誘電層の
誘電率が第一の誘電層の誘電率より高い誘電体フィルム
の表面に微小電極を接触させるとともに該誘電体フィル
ムの背面側に所定の間隔を開けて導電体を配置し形成す
る画像に応じてパルス状に電圧を印加しながら該誘電体
フィルム上を走査し該微小部に電荷を持たせて電荷像を
該誘電体フィルム上に形成し、該誘電体の背面に導電体
がない状態で該電荷像を絶縁性の荷電粒子で現像するこ
とを特徴とする。

〔作用〕

本発明の上記構成によれば、電荷像を形成するときの導
電体と微小電極の間を充填している誘電層の誘電率が高
いので低電圧でも十分な電荷を誘電体フィルム上の微小
導電粒子に与えることができる。一方その後の現像時に
導電体と誘電体フィルム表面の間隔を大きく離すことに
より誘電体フィルム上の電荷から発生する電気力線は現
像スリーブに効率よく流れ込む、さらに電気力線が通る
空間は空気中であるので、誘電層２の誘電率との比の逆
数倍までに電界は強くなり、現像スリーブと電荷像との
間には強い電界が発生し、十分な現像電界となり鮮明な
トナー画像を得ることができる。

以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

〔実施例〕

第１図に本発明の画像形成法による画像形成装置の一実
施例の電荷像の形成工程部と荷電粒子の現像工程部の概
略図を示す、第２図に第１図の画像形成装置の全体の概
略図を示す、１が電荷像形成がなされる誘電体フィルム
でありこの誘電体フィルムは誘電層２と誘電層３からな
る２層構成である。誘電層２には誘電率が比較的高く、
比誘電率として１０以上とれる構成としである。誘電率
を確保するためには強誘電性高分子フィルム、例えばフ
ッ化ビニリデン系フィルム、により誘電層を形成するか
、誘電率の高い強誘電体、例えばチタン酸バリウムなど
のペロブスカイト系強誘電体、酸化チタン、酸化亜鉛な
ど、の粒子を適量一般の絶縁性有機樹脂中に混入分散し
たもので誘電層を形成したものである。誘電層３には微
小導電性粒子４が一般の絶縁性樹脂中に混入分散された
もので形成されている。微小導電性粒子４の表面は誘電
層３の表面に露出しており電荷注入電極５と電気的接触
をとりやすい構造となっている。微小導電性粒子として
は銅、ニッケルなどの金属、ポリピロール、ポリジアセ
チレンなどの有機導電体、または酸化スズ、酸化インジ
ウム、酸化亜鉛などの酸化物導電体、あるいはカーボン
ブラック、炭化珪素などの無機導電体などの導電体材料
を、単体で粒状化した粒子、有機樹脂中に分散させて導
電性を付与した樹脂粒子、あるいは有機樹脂粒子などの
絶縁性粒子の表面に鍍金、表面付着などの方法で導電性
を付与した粒子などの形で分級して粒径をそろえたもの
である。

電荷注入電極５の対向電極として導電体６が誘電体フィ
ルム１の裏面に接触して配置されているかあるいは第１
図に示したように誘電層７を介して配置されている。誘
電層７は導電体６の表面上に有機樹脂をコートしたりあ
るいは５ｉ０２などの無機材料をスパッタリングなどで
製膜したりして形成される。誘電層７として誘電層２と
同様誘電率が高い層とするとより効果的である。導電体
を直接誘電体フィルムに接触させると導電体から誘電体
フィルムに電荷が移動して表面帯電をする場合があるが
、このような状況を防ぐためには誘電１層７は有効であ
る。この配置で電荷注入電極５と導電体６の間に電圧を
電Ｍ８により印加することにより電荷注入電極５より電
荷注入電極に接している微小導電性粒子のみに電極間の
静電容量と電圧に応じた電荷が注入される。静電容量は
電極間の媒質の誘電率に比例するので、本発明では一般
の有機樹脂フィルムを使用した場合に比較して同じ電荷
量を注入するのに数分の一倍の書き込み電圧でよい、電
荷注入電極をライン上に並べることによりラインヘッド
ができ高速な電荷像形成が可能となる。電荷注入電極を
ライン状に形成するのは！極を厚膜印刷、あるいは金属
薄膜のエツチングにより容易ｔこ製造でき安価なヘッド
が実現できる６本実施例では導電体６は導電性ゴム製の
ローラーであり、電荷注入電極とこの導電体ローラーで
誘電体フィルムを挟み加圧することによりゴムの弾性が
有効に働き誘電体フィルム上の微小導電体電極と電荷注
入ａ極の電気的接触が良好に保てる。電旬注入に於て電
荷注入後電荷注入電極と微小４電性粒子が敲れるまで誘
電体フィルムと導電体６は接触状態を維持していなけれ
ばならない。

そうでないと微小導電性粒子から電荷注入電極への電荷
の戻りが生じてしまう６本実施例では導電体ローラーに
誘電体フィルムを巻き付けるようにしてこの問題を解決
した。誘電体フィルム１上に矢印１１で示された方向に
定速で移動しながら電荷像が形成される。形成された電
荷像を荷電粒子で現像することにより可視像化できる。

現像器は従来の電子写真プロセスで使用されている絶縁
性トナー用の現像器であれば何でも構わない０本例では
一成分トナー用現像器を使用している。バイアス電圧が
印加できる導体極を持つ現像スリーブ９上にトナー層１
０が形成されていて誘電体フィルム１の微小導電性粒子
側にトナーが接触ないし近接している。この段階でトナ
ーは帯電されていて現像スリーブ９に静電気力あるいは
磁気力で拘束されている。この拘束力に打ち勝ちトナー
が現像されるためには強い現像電界を出す必要がある。

従来の誘電体フィルムは誘電層の裏面に導電電極を有し
ているため裏面の導電電極と電荷注入されな微小導電性
粒子の間で強い電気的結合をするために電気力線が外に
漏れにくくなっている。従って、電荷像の電位が高い必
要があった０本発明では裏面の導電電極を無くし現像時
の電極を現像スリーブだけとして現像スリーブと誘電体
フィルムの間に電気力線を集中させて電荷像の電位が低
くても現像能力を高めている０本発明の効果を具体的に
示すため数値を挙げて説明する。

例１．現像器として一成分磁気ブラシ現像器を使用した
。トナー特性は平均粒径１２ミクロン、飽和磁化３５ｅ
ｍｕ／ｇ、帯電１ｉ−４μＣ／ｇであった。現像器のス
リーブは直径２０ｍｍのアルミニウム製円筒で、スリー
ブ内に納められているマグネットローラーは８極着磁で
スリーブ表面の磁界の強さは６００エルステツドであっ
た。このスリーブ上にドクターブレードでトナーの層厚
を制御して約５００ミクロン厚のトナー層を形成した。

スリーブとマグロールを回転し現像ステージにトナーを
搬送する。誘電体フィルムから２００ミクロン離れた位
置に現像スリーブを配置して現像を行った。誘電体フィ
ルムの誘電層２の厚みを２０ミクロン、誘電層２の比誘
電率を３とし、誘電層３の有機樹脂の比誘電率を３、誘
電層３の厚みを３０ミクロンとし、誘電層７の厚みを５
ミクロン、比誘電率３、とした構成で、誘電体フィルム
の裏面に導電電極を形成して画像形成をおこなったとこ
ろ、黒部の光学温度１．４以上を確保するためには電荷
像の電位は５００ボルト以上でなければならなかった。

つまり電荷注入電極への印加電圧は５００ポルト以上必
要であった。それにたいして裏面からｊ［体を取り除い
たときには、光学温度ｌ・　４以上確保するための必要
書き込み電圧は５０ボルトであった。さらに裏面から３
４電体を取り除いた状態で誘電層２の比誘電率を１０と
すると光学温度１．　４以上確保するための必要書き込
み電圧は２５ボルトであった。

例２．現像器として一成分非磁性薄層現像器を使用した
。トナー特性は平均粒径１０ミクロン、帯＠ｊＩ−５μ
Ｃ／ｇであった。比抵抗はｌＸＩｃ！１４Ω・Ｃｍ以上
であった。現（ＩＩ器のスリーブは直径２　、Ｏｍ　ｍ
のアルミニウム製円筒で、アルミニウム面をそのままむ
きだしのものか、あるいはアルミニウム面上に誘電体膜
を、この倒ではポリカーボネートｔＭ脂、２０ミクロン
厚形成したものを使用した。どちらも同じ挙動を示した
ので効果は同じであった。ただ誘電体膜を形成した場合
は誘電体膜に接触していてスリーブ本体との間でバイア
ス電界をかける導電体を設けることによりトナーの帯’
ｔｔ分布がシャープにできるのでより望ましい。

トナーは例１とは異なり静電気力のみでスリーブ上への
吸着力を持ちスリーブ上に付着する０弾性ブレードをト
ナー層に押し当てトナーの膜厚を制御して約３０ミクロ
ン厚のトナー層を形成した。

スリーブを誘電体フィルムの移動速度と同じ速度で回転
させる。スリーブは誘電体フィルムに接触するかあるい
は極わずか１００ないし４００ミクロン程度の間隔をお
いて配置する。誘電体フィルムの誘電層２の厚みを２０
ミクロン、誘電層２の比誘電率を３とし、誘電層３の有
機樹脂の比誘電率を３、誘電層３の厚みを３０ミクロン
とし、誘電層７の厚みを５ミクロン、比誘電率３、とし
た構成で、誘電体フィルムの裏面に導電電極を形成して
画像形成をおこなったところ、黒部の光学温度１，４以
上を確保するためには電荷像の電位は４５０ボルト以上
でなければならなかった。つまり電荷注入電極への印加
電圧は４５０ボルト以上必要であった。それにたいして
裏面から導電体を取り除いたときには、光学温度１．４
以上確保するための必要書き込み電圧は１２０ボルトで
あつた。さらに裏面から導電体を取り除いた状態で誘電
層２の比誘電率を１５とすると光学温度１，４以上確保
するための必要書き込み電圧は６０ボルトであった。

このように本発明によれば書き込み電圧を十分低くでき
ることが明かとなった。

微小導電性粒子のサイズ、微小導電性粒子の誘電Ｒ３へ
の混入温度について研究の結果次のことが判明している
。即ち、隣接する微小導電性粒子までの最小距離の平均
値は、誘電体フィルム１の表面と現像スリーブまでの隙
間の値より大きいこと、また、微小導電性粒子の配列周
期は目的とする解像度のドツトピッチ以下であること、
が必要条件である。これらを満足しないと、現像でのト
ナー濃度の減少をもたらしたり、画像の切れが悪くなっ
てしまう。

以下に誘電体フィルムの製造例を述べるがこれらの方法
に限定されるものでないことは明かである。

誘電体フィルムの製造例１゜ ２０ミクロン厚のポリフッ化ビニリデンフィルム（比誘
電率約１０）の片面上に以下の構成の微小導電性粒子を
分散させたコート液を塗布し乾燥時コート厚み３０ミク
ロンとし、その後コート膜表面をブラシなどで機械的に
極微量削り取り微小導電性粒子を表面に露出させた。こ
のときの表面は完全な平滑面である必要はなくむしろ電
荷像書き込み時の書き込み電極と微小導電性粒子の電気
接触を良好にするために微小導電性粒子がとびでている
方が望ましい。

コート液１の構成 以下の成分からなり樹脂は有機溶剤にとかし微小導電性
粒子は有機溶剤に均一分散させである。

・トルエン１００重量部 ・ポリカーボネート樹脂１０重量部 ・粒径３０ミクロンの微小導電性粒子２重量部（エポキ
シ樹脂１００重量部に導電性カーボンブラック２０重量
部、補強材としてＳｉ○２微粉１０重量部を混練し粉砕
混合分級して作製したもので比抵抗的１Ω・ｃｍの粒子
である。） この構成で微小導電性粒子は導電性粒子間の隙間が５０
ミクロン程度となり各々独立している０粒子の配列周期
は８０ミクロン程度であり書き込みの解像度もこの周期
で規制されるのでこの例の誘電体フィルムの書き込み能
力は３００ＤＰＩ程度である。なお微小導電性粒子の粒
径は小さすぎると電荷の放電が起きてしまうので、書き
込み電圧を上げても十分な現像温度が得られない現象が
発生する。従っである臨界粒径というものがあり、解像
度を３００ＤＰＩとすると、倒１の磁気ブラシ現像器で
２０ミクロン以上、例２の現像器では３０ミクロン以上
ないと上記の現象が発生してトナー濃度が確保できない
場合が生じる可能性かある。

誘電体フィルムの製造例２゜ 厚み４ミクロンのＰＥＴフィルムの片面上に、トルエン
１００重量部にポリカーボネート樹脂１０重１部を溶か
した溶液中にルチル型の二酸化チタン粉末（平均粒ｇｏ
、ｓミクロンで比誘電率的９０のもの）８重量部を分散
させて作製したコート液２を乾燥後のコート厚みで２０
ミクロンとなるように塗工乾燥させ、ついで、このＰＥ
Ｔフィルムの反対の面上に誘電体フィルムの製造例１で
使用したコート液１を乾燥後のコート厚みで３０ミクロ
ンとなるように塗工乾燥させた。このようにして製造し
た誘電体フィルムの場合、ＰＥＴフィルムと二酸化チタ
ン粉末が分散された誘電層とを合わせたものが誘電層２
と考えられる。二酸化チタン粉末の分散された誘電層の
比誘電率は約１８であった。

以上述べてきたようなプロセスにより誘電体フィルム上
に光学濃度が十分あり、かつ鮮明なトナー像が形成され
た。現像後第２図に示すように記録紙１６へのトナー転
写及びトナ一定着を行い画像形成が完成する。トナー転
写は従来の電子写真記録技術で使われている技術が使え
、静電転写法、圧力転写法、粘着転写法、などが使える
０本実施例では静電転写の例が示しである。また誘電体
フィルムはクリーナー１５により残存トナーを除き次の
画像形成に備える。

［発明の効果］ 以上述べてきたことから明らかなように本発明の画像形
成方法は低電圧書き込みを可能とした。

従って本発明の画像形成方法による画像形成装置は大幅
な低価格化が可能となり、しかも従来の電子写真技術で
必要な光学経路が不要なため小型化も可能となり、さら
に感光体などのデリケートな材料も不用で環境安定性も
高い、従って従来の電子写真方式のプリンターよりも広
範囲な領域に使用されプリンターの応用領域を拡大でき
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の画像形成装置の電荷形成工程と現像工
程を示す概略図。 第２図は本発明の画像形成方法による画像形成装置の１
実ａｉ倒を示す概略図。 １・・誘電体フィルム ２・・誘電層 ：３・・誘電層 ４・・微小導電性粒子 ５・・電荷注入電極（ライン状に多数配列）６・・導電
体 ７・・誘電層 ８・・書き込み１ｉＥＨ ９・・現像スリーブ １０・トナー １１・ｉｌｔ体フィルムの移動方向 １２・現像器 １３・転写器（コロナ発生器） １４・定着器（熱圧力定着器） １５・クリーナー １６・記録紙 以　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士　鈴木喜三部（他１名） １・智Ｖ吃４本゛★Ｌム 第１　図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第一の誘電層、第二の誘電層からなり、第一の誘電層の
   表面に導電性の独立した微小部を有しかつ該微小部が露
   出しておりかつ第二の誘電層の誘電率が第一の誘電層の
   誘電率より高い誘電体フィルムの表面に微小電極を接触
   させるとともに該誘電体フィルムの背面側に所定の間隔
   を開けて導電体を配置し形成する画像に応じてパルス状
   に電圧を印加しながら該誘電体フィルム上を走査し該微
   小部に電荷を持たせて電荷像を該誘電体フィルム上に形
   成し、該誘電体の背面に導電体がない状態で該電荷像を
   絶縁性の荷電粒子で現像することを特徴とする画像形成
   方法。