JPH07319266A - 画像形成方法と画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像剤の担持体をスリーブを有しないロール
状の磁石体のみにより形成して装置のコストダウンを図
り、磁石体の外周に直接現像剤を厚い層に吸着して画像
濃度を高くできるようにした。 【構成】 現像剤の担持体に対向して背面電極３を配置
するとともに、現像剤の担持体と背面電極３との間にマ
トリクス状の記録電極４を配置して、記録電極４の電圧
印加状態に応じて担持体から記録体５にトナーを飛着さ
せて作像するものである。そのため、現像剤の担持体を
ロール状の磁石体２で構成し、磁石体２に対向して磁石
体の外周面の現像剤を所定厚さにするドクターブレード
６を配置し、背面電極３と記録電極４とドクターブレー
ド６をそれぞれ電圧印加用の電源に接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録画像に応じた電圧
印加がされる記録電極と、紙などの記録体とを非接触に
保ち、現像剤の担持体から記録体上に直接トナーを飛着
させてトナー像を形成する画像形成方法と画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から文書又は図形等を記録体上に形
成する装置として、電子写真装置が一般に使用されてい
る。しかし電子写真装置においては、画像担体表面に潜
像を形成する手段と、これを現像するための手段とを別
個に設ける必要があるため、構造が複雑化し、また大型
化し易い。

【０００３】そこで図２に示すように、画像担体表面に
潜像を形成することなく直接的にトナーを記録体に飛着
させて現像する画像形成方法が提案されている。すなわ
ち、固定状態の磁石体１５の外周に円筒状のスリーブ１
６を回転可能に設けてトナー担持体を形成し、スリーブ
１６に対向して記録電極１７と背面電極１８とを配置し
ている。またスリーブ１６に対向して例えば約０．１ｍ
ｍのギャップでドクターブレード１９を配置し、それに
よりスリーブ１６の外周に吸着したトナーの厚さを規制
するとともに、トナーを帯電させている。そして記録電
極１７と背面電極１８との間に紙などの記録体２０を搬
送し、記録電極１７に画像信号に対応した電圧を印加し
て記録電極１７と背面電極１８との間に静電気力を生じ
させ、前記電圧印加状態に応じてスリーブ１６の外周か
らトナーを記録体２０に直接飛着させている。

【０００４】前記の直接式の画像形成方法にも種々の構
成が提案されているが、その１つとして複数の導体をマ
トリックス状に配した記録電極を使用し、各導体に同時
に電圧を印加することにより、マグネットロール上に保
持された磁性トナーを記録電極のメッシュから静電気的
に飛び出させて、記録体の表面に選択的に付着させる方
式が提案されている（特表平４−５０５８９６号、同４
−５０５８９９号参照）。この画像形成方法によれば、
特定の記録電極を使用しているので、高品質の画像を得
ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の直接的な画像形
成方法においては、トナー担持体をロール状の磁石体と
その外周のスリーブとで構成するため、トナー担持体の
製造コストが大きいという問題がある。また、トナーを
磁力で吸着させるスリーブ外周面は磁石体表面から離れ
ているためにトナーの吸着力が小さく、トナーが搬送中
に落下しないようにドクターブレードをギャップ約０．
１ｍｍで配置してトナーの吸着層を薄い層に規制してい
るが、トナー層が薄いためにトナー層にムラが生じ易
く、記録体にトナーを飛着させて得られる画像濃度が低
下するという問題もあった。特に、高温高湿度の環境で
画像を得る場合に、画像濃度が低下した。そこで本発明
は、現像剤の担持体をスリーブを有しないロール状の磁
石体のみにより形成して装置のコストダウンを図り、磁
石体の外周に直接現像剤を厚い層に吸着して搬送し、現
像により得られる画像の濃度を高くし、高温高湿度でも
良好な画像が得られるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成した画像形成方法と画像形成装置を提供するものであ
る。画像形成方法は、現像剤の担持体に対向して背面電
極を配置するとともに、現像剤の担持体と背面電極との
間にマトリクス状の記録電極を配置し、記録電極への電
圧印加の状態に応じて、記録電極と背面電極との間の記
録体に現像剤の担持体からトナーを飛着させるようにす
る。そして、現像剤の担持体をロール状の磁石体で構成
しておき、トナーを含む磁性現像剤を磁石体の外周面に
吸着させるとともにドクターブレードにより磁石体外周
の現像剤を所定厚さにし、磁石体の回転により現像剤を
搬送し、磁石体外周のトナーを記録電極と対向する位置
で静電気力により記録電極と背面電極の間の記録体に飛
着させることを特徴とする。磁石体は、磁極数が８以上
の多極のものを使用して、磁石体外周の速度を記録体の
搬送速度の２〜５倍にする。磁石体の磁極数を多くする
のは、磁石体外周での磁力の変位を小さくして吸着する
現像剤の厚さを均一にさせるためであり、磁石体の外周
速度を規制したのは現像剤を十分に供給して画像濃度を
良好にするためである。またドクターブレードは磁石体
外周面にギャップ０．３±０．２ｍｍで配置し、ドクタ
ーブレードと背面電極との間に電圧を印加するようにし
た。ギャップを大きくしたのは、トナーの飛着に寄与す
る位置へ搬送する現像剤の吸着厚さを大きく適切なもの
にして、良好な画像濃度を得るためである。またドクタ
ーブレードに電圧を印加するのは、現像剤により電荷を
与え易くするためである。

【０００７】画像形成装置は、現像剤の担持体に対向し
て背面電極を配置するとともに、現像剤の担持体と背面
電極との間にマトリックス状の記録電極を配置し、記録
電極への電圧印加の状態に応じて、記録電極と背面電極
との間の記録体に現像剤の担持体からトナーを飛着させ
るようにした。そして、トナーを含む磁性現像剤の担持
体をロール状の多磁極の磁石体により形成するとともに
回転可能に構成して磁石体外周に現像剤を吸着させて搬
送可能とし、磁石体の外周面に対向して磁石体外周の現
像剤を所定厚さにするドクターブレードを配置し、背面
電極と記録電極とを電圧印加用の電源に接続するととも
に、ドクターブレードを電圧印加用の電源に接続した。

【０００８】

【作用】上記の画像形成方法あるいは画像形成装置で
は、ロール状の磁石体の外周に直接現像剤を吸着し、そ
の際、磁石体外周面では磁力が大きいので現像剤を厚い
層に吸着して搬送することができる。そして、磁石体外
周のトナーは記録電極との対向位置（現像位置）で、電
圧印加されている記録電極と背面電極とによりトナーに
静電気力を生じさせ、記録電極と背面電極との間の記録
体に飛着させることができる。このように磁石体に搬送
される現像剤の厚さは大きく、強い磁力で安定して搬送
されるので、画像濃度が大きく、高温高湿度の環境でも
良好な画像を得ることができる。

【０００９】

【実施例】本発明の画像形成方法は、図１に示す画像形
成装置により行われる。画像形成装置は、トナーを含む
磁性現像剤を収容するホッパー状の現像剤容器１の下部
にロール状の磁石体２が配置され、磁石体２の外周面に
対向して背面電極３が配置され、磁石体２と背面電極３
との間に平面マトリックス状の記録電極４が配置されて
いる。記録電極４へは、記録する画像に相当するように
電圧を印加できるようになっており、紙などの記録体５
を記録電極４と背面電極３との間に搬送して、磁石体２
上のトナーを静電気力により記録体５に飛着させるよう
になっている。磁石体２の外周面に対向してドクターブ
レード６が設けられ、磁石体２の外周面に付着した現像
剤を所定厚さに規制するとともに、現像剤に電荷を与え
るようになっている。ドクターブレード６の磁石体２の
外周面に対するギャップは０．３±０．２ｍｍと従来の
画像形成装置の場合より大きくし、磁石体２の外周に吸
着させる現像剤の厚さを大きくしている。なおドクター
ブレード６はバイアス電圧を印加できるようにするため
に導電性材料（鉄等の磁性体でもアルミニウム合金や真
ちゅう等の非磁性体でもよい）で作成するのが望まし
い。

【００１０】磁石体２としては、円柱状又は円筒状の焼
結磁石体（フェライト磁石）、あるいは磁性粉末とゴム
やプラスチック等を主体とする樹脂磁石などを使用で
き、少なくとも表面は導電性（体積抵抗が１０⁶ Ω・ｃ
ｍ以下）でも半導電性又は絶縁性でもよい。また磁石体
２は円周面近くの磁極数が８以上の多極に形成され、ロ
ール状の磁石体２の外周にほぼ均一の磁力が作用するよ
うにしている。磁石体に導電性を付与するためには、表
面に非磁性金属（アルミニウム合金又はオーステナイト
系ステンレス銅等）の薄層（０．５ｍｍ以下）を形成す
る。あるいは樹脂磁石中に導電粒子（金属粉末、カーボ
ンブラック等）を分散することでよい。磁石体２は、図
示を省略した回転駆動装置により回転可能に構成され、
磁石体２の磁力により磁石体外周に吸着された現像剤
が、磁石体２の回転方向と同方向に現像剤が搬送される
ようになっている。また磁石体２の回転時に磁石体外周
の速度は、記録体５の搬送速度の２〜５倍にして、十分
な量の現像剤をトナーの飛着位置へ搬送できるようにな
っている。またトナーの飛着に寄与する位置での磁石体
２と記録電極４との間隔は、現像剤の吸着厚さにより調
整することが必要であり、現像位置における磁石体２の
外周の現像剤の先端と記録電極４との間隔を５０±２５
μｍにするのが高い画像濃度を得るのに適している。

【００１１】記録電極４は電源７に可変コンデンサー８
を介して接続され、また背面電極３も電源７に接続して
記録電極４と背面電極３との間に電圧を印加し、さらに
ドクターブレード６も電源７に接続してドクターブレー
ド６から現像剤にバイアス電圧を付与できるようになっ
ている。なおバイアス電圧は直流電圧に交流を重畳し、
トナーの飛着をより効果的にすることも可能である。ま
た電源７の電圧（ピーク・ツウ・ピーク値）は２００〜
２０００Ｖ、周波数は１００Ｈｚ〜２ｋＨｚの範囲内に
するのが望ましい。

【００１２】本発明で使用するトナーは、磁性トナー又
は非磁性トナーのいずれでもよいが（平均粒径が５〜１
０μｍの粒子がよい）、絶縁性を有するもの（体積抵抗
が１０¹³Ω・ｃｍ以上）が好ましく、又ドクターブレー
ドあるいはキャリアなどとの接触に摩擦帯電し易いもの
（摩擦帯電量は絶対値で５μｃ／ｇ以上が望ましい）が
好ましい。トナーの組成は、結着樹脂（スチレンーアク
リル系共重合体、ポリエステル樹脂等）、着色剤（カー
ボンブラック、ローズベンガル、アニリンブルー等、但
し磁性粉としてマグネタイトに代表される黒色のものを
使用する時は不要）を必須成分とし、任意成分として、
磁性粉（マグネタイト、ソフトフェライト等）、荷電制
御剤（ニグロシン系染料、アゾ系染料等）、離型剤（ポ
リオレフィン等）、流動化剤（疎水性シリカ等）などを
含有したものでよい。磁性トナーとする場合には、磁性
粉を２０〜４０ｗｔ％含有し、更に流動化剤を少量（１
ｗｔ％以下）外添させたものが好ましい。上記の磁性ト
ナーは、単独で使用することができるが、磁性キャリア
（ソフトフェライト、鉄粉、マグネタイトなど）と混合
してもよく、その場合のトナー濃度は１０〜９０ｗｔ％
の範囲で選定すればよい。上記の非磁性トナーは、磁性
キャリアと混合して使用されるが、その場合のトナー濃
度は２〜１０ｗｔ％の範囲で選定すればよい。上記の磁
性キャリアは、平均粒径が５〜１００μｍで、１０００
Ｏｅの磁界中で測定した時の磁化が、５０ｅｍｕ／ｇ以
上の磁性粒子を用いることが好ましい。キャリアの平均
粒径は、１０〜５０μｍの範囲がより好ましい。即ち、
平均粒径が５０μｍ以下であるが、トナーに十分な摩擦
帯電電荷を付与することができ、１０μｍ以上では磁石
体から飛散しにくくなる。本発明において、磁化の測定
には振動試料型磁力計（東英工業社製ＶＳＭ−３型）を
用い、トナーの体積平均粒径の測定には、粒度分析計
（コールターエレクトロニクス社製コールターカウンタ
ーモデルＴＡ−II）を使用した。トナーの抵抗は、内径
３．０５ｍｍのテフロン（商品名）製シリンダー中に材
料を１０数ｍｇ充填し、１００ｇ・ｆの荷重を印加し、
４ｋＶ／ｃｍの直流電場を印加して測定した値であり、
摩擦帯電量は市販の摩擦帯電量測定器（東芝ケミカル社
製ＴＢ−２００型）により、トナー濃度５ｗｔ％（標準
キャリアとしてフェライトキャリア［日立金属製ＫＢＮ
−１００］）にて測定した値である。そして、現像剤容
器１から磁石体２の外周面に供給されて磁力で吸着され
た現像剤は、磁石体２の回転によりその外周面に吸着さ
れて搬送され、ドクターブレード６により現像剤が所定
の厚さに規制され、同時に現像剤が帯電される。磁石体
２の外周面に吸着された現像剤は現像位置に搬送され、
電圧印加されている記録電極４と背面電極３により磁石
体外周のトナーに静電気力を生じさせ、トナーを記録体
５に飛着させて現像することができる。

【００１３】次に上記の画像形成方法で印字した場合の
画像評価をするために上記装置を次のように設定した。 （実験例１）ロール状の磁石体は、外径が３０ｍｍの円
筒状フェライト磁石（日立金属製ＹＢＭ−３）の外周面
に４０極の多極着磁を施し、磁石体の外周面で３００ガ
ウスとなるものを使用した。ドクターブレードは、鉄製
とし、磁石体の外周面にギャップ０．２ｍｍで対向配置
した。現像剤として、体積平均粒径１０μｍ、摩擦帯電
量−１５μｃ／ｇの磁性トナーを使用した。この磁性ト
ナーは、スチレン−ｎブチルメタクリレート共重合体
（重量平均分子量約２１万、数平均分子量約１万６千）
６５重量部、マグネタイト（戸田工業社製EPT-500 ）３
０重量部、ポリプロピレン（三洋化成社製TP-32 ）３重
量部、荷電制御剤（オリエント化学社製ボントロンＳ３
４）２重量部をミキサーで乾式混合し、加熱混練後、冷
却固化し、粉砕後分級し、次いで疎水性シリカ（ワッカ
ー社製Ｈ２０００）を０．５重量部添加混合した。この
ように設定した画像形成装置により、環境条件として温
度２０℃、相対湿度６０％で印字したところ、（普通紙
上に形成したトナー像は熱ロール定着［定着温度１８０
℃、線圧１ｋｇ／ｃｍ］を行なった）現像初期の画像濃
度は１．３５であって良好であった。また１０００枚印
字後の画像濃度は１．３０であり、カブリがなく、画像
変化のない良好な画像であった。さらに環境条件を温度
３０℃、湿度８０％にし、１０００枚印字したところ、
画像濃度は１．３７であり、良好な画像であった。

【００１４】（比較例１）ロール状磁石体の外周にスリ
ーブを設け、スリーブの回転により現像剤を搬送するよ
うにした図２に示す画像形成装置により、前記と同一条
件で現像した。なおスリーブはSUS304製で外径３２ｍｍ
とし、スリーブ回転数は１５０ｒｐｍとした。磁石体は
非対称の４極着磁とし、スリーブ表面で７００ガウスと
なるようにした。この場合、環境条件が温度３０℃、湿
度８０％の高温高湿度の条件では、画像濃度が１．０と
低く、カブリも生じた。

【００１５】（実験例２）本発明の上記装置において、
ドクターブレードを非磁性とし、磁石体の外周面に対す
るギャップを０．３ｍｍとした。また現像剤は、非磁性
カラートナー（ブルー）に粒径３７μｍの鉄粉キャリア
を５０ｗｔ％混合したものを使用した。また環境条件
は、温度２０℃、湿度６０％とした。現像により得られ
た初期の画像濃度は１．３８であり良好であった。また
１０００枚印字後でも、安定した画像が得られた。ま
た、背面電極とドクターブレードとの間の直流電源に周
波数２００Ｈｚで１００Ｖの交流を重ねて印加し、粒径
７μｍで安息角４２度の流動性が不十分なトナーを使用
して現像したが、良好な画像を得ることができた。

【００１６】（比較例２）ロール状磁石体の外周にスリ
ーブを設け、スリーブの回転により現像剤を搬送するよ
うにした図２に示す画像形成装置により、前記と同一条
件で現像した。なおスリーブはSUS304製で外径３２ｍｍ
とし、スリーブ回転数は１５０ｒｐｍとした。磁石体は
非対称の４磁極とし、スリーブ外周で７００ガウスとな
るようにした。現像剤として、粒径７μｍで安息角４２
度の流動性が不十分なトナー（磁性粉３０重量部）を使
用して現像したが、得られた画像に現像ムラがあり、ま
たカブリもあった。

【００１７】

【発明の効果】本発明の画像形成方法あるいは画像形成
装置では、現像剤の担持体をロール状の磁石体のみで形
成し、磁石体の外周に直接現像剤を吸着して現像位置に
搬送するので、現像剤を厚い層に吸着して安定して搬送
でき、画像濃度が大きく、良好な画像を得ることができ
る。また、現像剤の担持体をスリーブを有しない構成に
しているので、部品数が少なく製造工程も少なくなり、
製造上好ましいものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の概略図である。

【図２】従来の画像形成装置の概略図である。

【符号の説明】

２ 磁石体 ３ 背面電極 ４ 記録電極 ５ 記録体 ６ ドクターブレード

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤の担持体に対向して背面電極を配
   置するとともに、現像剤の担持体と背面電極との間にマ
   トリクス状の記録電極を配置し、記録電極への電圧印加
   の状態に応じて、記録電極と背面電極との間の記録体に
   現像剤の担持体からトナーを飛着させる画像形成方法に
   おいて、現像剤の担持体をロール状の磁石体で構成して
   おき、トナーを含む磁性現像剤を磁石体の外周面に吸着
   させるとともにドクターブレードにより磁石体外周の現
   像剤を所定厚さに規制し、磁石体の回転により現像剤を
   搬送して、磁石体外周のトナーを記録電極と対向する位
   置で静電気力により記録電極と背面電極の間の記録体に
   飛着させることを特徴とする画像形成方法。
2. 【請求項２】 磁石体は、磁極数が８以上の多極のもの
   を使用し、磁石体外周の速度を記録体の搬送速度の２〜
   ５倍にしたことを特徴とする請求項１の画像形成方法。
3. 【請求項３】 ドクターブレードは磁石体外周面にギャ
   ップ０．３±０．２ｍｍで配置し、ドクターブレードと
   背面電極との間に電圧を印加するようにした請求項１又
   は２の画像形成方法。
4. 【請求項４】 現像剤の担持体に対向して背面電極を配
   置するとともに、現像剤の担持体と背面電極との間にマ
   トリックス状の記録電極を配置し、記録電極への電圧印
   加の状態に応じて、記録電極と背面電極との間の記録体
   に現像剤の担持体からトナーを飛着させる画像形成装置
   において、現像剤の担持体をロール状の多磁極の磁石体
   により形成するとともに回転可能に構成して磁石体外周
   にトナーを含む磁性現像剤を吸着させて搬送可能とし、
   磁石体の外周面に対向して磁石体外周の現像剤を所定厚
   さにするドクターブレードを配置し、背面電極と記録電
   極とを電圧印加用の電源に接続するとともに、ドクター
   ブレードを電圧印加用の電源に接続したことを特徴とす
   る画像形成装置。