JPH0772716A - 画像形成装置及び該画像形成装置用画像形成要素 - Google Patents

画像形成装置及び該画像形成装置用画像形成要素

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JPH0772716A
JPH0772716A JP6190129A JP19012994A JPH0772716A JP H0772716 A JPH0772716 A JP H0772716A JP 6190129 A JP6190129 A JP 6190129A JP 19012994 A JP19012994 A JP 19012994A JP H0772716 A JPH0772716 A JP H0772716A
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layer
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ポーラス・ヘンリーカス・アイムベルツ
Mathias Wilhelm Cox Augustinus
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 画面上に見える微細な条痕が発生しないか、
あるいは、発生しても少なくとも障害にはならないよう
にする。 【構成】 誘電面層7、及び誘電面層の下方に存在し、
且つ別々に加圧できる1画像形成電極5系を有する反復
使用可能な画像記録要素を含む画像形成装置。誘電面層
の直ぐ下には、電気抵抗が誘電面層の電気抵抗と画像形
成電極の電気抵抗との間で、且つ誘電面層の電気抵抗よ
りも低い102から104の範囲内の因数であることが望
ましい物質によって、画像形成電極5が相互接続されて
いる。誘電面層、及び低い電気抵抗を有する物質は、頂
部よりも底部において低い電気抵抗を有する連続層7と
して形成されることが望ましい。誘電面層は、シリコン
酸化物、即ち、xが誘電面層の底部では平均およそ0.
4から0.65の範囲を示し、頂部では平均およそ1.2
から1.6の範囲を示すSiOxから成ることが望まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘電面層の下側に別々
に加圧できる画像形成電極系を備え誘電面層を有するシ
リンダと、画像記録要素の移動経路に沿って位置する、
画像記録要素の誘電面から僅か上方に対向電極が隔置さ
れる、画像形成領域と、記録される画像パターンに従っ
て画像形成電極と対向電極との間に電圧を印加し、画像
形成域において供給されたトーナパウダが画像パターン
に従って画像記録要素の表面上に析出されるようにする
加圧装置とから成る、画像形成域に供給されたトナー・
パウダーが画像パターンに従って画像記録要素の表面上
に沈積するようにされた、可動式画像記録要素を有する
画像形成装置に関する。
【0002】本発明はまた、画像形成装置等に使用され
る画像記録要素にも関する。
【0003】
【従来の技術】画像形成装置及び上述されたように前記
画像形成装置に使用できる画像記録要素については、中
でも、ヨーロッパ特許 0 191 521,0 247 694および 0 2
47 699に記載している。これらの既知の装置において
は、画像形成領域にある画像記録要素上に記録されたト
ーナパウダ画像は、直接又は中間物を介して間接的に、
普通紙等の受容媒体上に転写され、固定される。この
後、画像記録要素は、後に続く画像記録工程に使用され
る。このタイプの画像形成装置を用いる場合、当然、画
像記録要素は可能な最長寿命が必要である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の場合に発生する
問題は、画像記録要素が被る機械的、電気的、及び熱的
負荷が繰り返されると、画像記録電極自体において、又
は画像記録電極と電気加圧装置との間の接続において、
1以上の破損が生じるため、電極が「浮動」し、それ以
上加圧されないことである。浮動画像形成電極は、画像
形成工程にそれ以上寄与することはない。これは、画像
パターンがトーナの無い微細な条痕として画面上に現れ
るので、目で見ることができる。又、画像の無い部分に
トーナが析出されるのが規則的に観察されるので、該部
分の画面上にはトーナの微細な条痕が形成される。従っ
て、浮動画像形成電極が存在する場合は、画像記録要素
を交換することが望ましい。
【0005】画像形成電極に直接、加圧できないという
理由から、画面上に見える上記の悪影響はもはや発生し
ないか、あるいは、発生しても少なくとも障害にはなら
ないようにするために、本発明は、改善された画像記録
要素を含み、既に言及したタイプの改善された画像形成
装置を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に記載される装置
は、誘電面層の下側にある別々に加圧できる画像形成電
極が、電気抵抗が誘電面層の電気抵抗と画像形成電極の
電気抵抗との間にある物質により、画像記録要素内にお
いて相互接続され、加圧装置によって直接加圧できない
画像形成電極が、最も近い画像形成電極の加圧時に、ト
ーナパウダが、電極上方に位置する誘電面層上に析出す
るようなレベルで加圧されるように、電気抵抗を選択す
ることを特徴とする。
【0007】
【実施例】誘電面層に対して比較的導電性のある物質を
誘電面層の直ぐ下に配置することは、加圧装置との接続
に亀裂が発生するという理由から、最も近い距離にある
電極の加圧時に、加圧できない画像形成電極が直接、加
圧される効果がある。従って、或る特定量のトーナも、
非動作画像形成電極の上方に析出されるので、画像パタ
ーンを妨害するようなトーナの無い条痕が生じることが
回避される。もう一つの効果は、直接、加圧できない画
像形成電極の上方にある画像の無い部分にトーナが全く
析出されないことである。
【0008】そこで、本発明によれば、仮に画像形成電
極が直接、制御できない場合は、画面上の結果が目で見
えないか、あるいは障害にならない程度であるので、直
ぐに画像形成要素を交換する必要はなく、もっと長い寿
命が達成できる。本発明に記載される画像形成装置の画
像形成要素において、画像形成電極は、誘電面層の直ぐ
下に存在しかつ誘電面層の電気抵抗と画像形成電極の電
気抵抗との間の電気抵抗を有する物質によって相互接続
される。加圧装置によって直接、制御できない画像形成
電極が、最も近い距離にある画像形成電極の加圧時に、
上記の位置にある誘電面上にトーナパウダが配置される
ようなレベルで直接、加圧装置によって加圧できない画
像形成電極が加圧されるように、前記電気抵抗が選択さ
れる。選択された電気抵抗は、画像形成電極間の距離
と、画像形成電極と誘電面層の両方の電気抵抗と、画像
記録工程に使用されるトーナパウダの電気的導電率、と
によって決まる。上記の先行技術に記載されている画像
形成要素を用いた場合、誘電面層は、109乃至1012
Ω.cmの抵抗率と0.2乃至0.8μmの厚さとを有
し、画像形成電極間の距離が15から25μmであり、
又、画像記録に使用されるトーナパウダは103から1
6Ω.cmの範囲内の抵抗率を有し、この抵抗は誘電面
層の電気抵抗より係数で102乃至104小さくなければ
ならない。画像形成電極を接続する低電気抵抗を有する
物質は、画像形成電極間の誘電面層の直ぐ下に配置する
ことができるが、本発明の好ましい或る実施態様によれ
ば、このような物質は、画像形成電極が表面に埋め込ま
れている絶縁基板をおおう連続層として適用される。後
者の場合、適用される層の厚さは0.2から0.5μmの
範囲内であることが望ましい。層がもっと厚い場合の欠
点は画像形成電極と適用される誘電面層の表面との間の
距離が比較的長いことであり、これは記録される各画像
の鮮鋭度に悪影響を与えることになる。
【0009】原則として、低い電気抵抗をもつ物質は、
必要な電気抵抗をもつ物質であるならば、いずれの物質
で構成されてもよい。低抵抗物質は、例えば、カーボン
ブラック、金属粒子(例、銅や銀の粒子)、金属の化合
物(例、米国特許 3 245 833に記載されている)、第四
アンモニウム化合物又は導電性ポリマ若しくは当該物質
やその他のそれ自体既知の導電性物質のような、導電物
質がきめ細かに分布されているバインダ(結合剤)で形
成される。
【0010】本発明の別の好ましい実施態様によれば、
誘電面層と、その下側にある接続物質の層とは、表面に
向けて抵抗が増大する連続層をなしている。この種の層
は、既知の化学的析出処理、例えば、放電メッキや蒸気
被覆によって形成されるが、析出処理の条件は、結果と
して生じる層が層の頂部よりも底部において必要なレベ
ル(例、102乃至104の係数)だけ小さい抵抗をもつ
ように、制御される。本発明のこの好ましい実施態様に
よれば、例えば、既知の放電メッキ処理によって、薄膜
が形成され、薄膜は、シリコン酸化物、アルミニウム酸
化物、シリコン窒化物、及び亜鉛酸化物等の酸化物、又
は窒化物から成り、分子空間格子における酸素又は窒素
の比率が、底部から頂部にかけて増加しているかあるい
は底部半分では比較的低く、頂部半分では比較的高い、
従って、必要な差抵抗が与えられる。
【0011】本発明の非常に興味深い実施態様によれ
ば、化学析出処理によって与えられた薄層は、厚さがお
よそ0.8μmのシリコン酸化物から成り、厚さが0.2
μm乃至0.5μmxの底部はxがおよそ0.40乃至
0.65のSiOxから成り、頂部はxがおよそ1.2か
ら1.6の範囲内のSiOxから成る。
【0012】図1記載の画像記録装置は画像記録要素1
5を有し、該画像記録要素は図2につき以下に詳述され
る。画像記録要素15は、画像形成機構16を通過し、
画像形成機構の表面は、米国特許 3 946 402に記載され
る通りに造られた装置16′によって、およそ105Ω.
cmの抵抗率をもつトーナパウダから成る均一な層を有
する。
【0013】その後、粉を振りかけた画像記録要素15
の表面は画像形成領域18に送られる。画像形成領域で
は、磁気ローラ17が画像記録要素15の表面から近い
距離に配置され、磁気ローラ17は、回転式導電性非磁
気スリーブと、前記スリーブ内に配置された固定磁気
系、とを含む。固定磁気系は、2個の磁石から成る磁極
のように、その間にクランプによって締め付けられた強
磁性ナイフの刃を含有し、ヨーロッパ特許出願 0 304 9
83に記載される通りに造られる。画像記録要素15の1
以上の画像形成電極と、対向電極として働く磁気ローラ
17の導電スリーブとの間を加圧することにより、粉体
画像が画像記録要素上に形成される。画像が全く記録さ
れない場合は、磁気ローラ17と画像記録要素15の画
像形成電極は接地される。画像記録時、使用される画像
形成電極には、およそ30ボルトの正電位が与えられ
る。この粉末画像は、加圧により、加熱式ゴム被覆ロー
ラ19に転写される。紙が供給紙収納箱25から取り出
され、案内路27とローラ28と29とを経由して加熱
機構30に送られる。加熱機構30は、加熱式ローラ3
2の周囲を廻るベルト31を含む。その後、このように
加熱された紙はローラ19と圧力ローラ35とを経由し
て送られ、ローラ19上で柔軟にされた粉末画像がその
紙の表面上に完全に転写される。
【0014】画像が紙面に溶融するように、ベルト31
とローラ19の温度は互いに適合する。画像が転写され
た紙は、搬送ローラ36を介して回収トレイ37に送ら
れる。
【0015】装置40は、滑動接点を有するワイヤー4
1を介して原画の光学情報を、制御要素3(図2参照)
に送られる電気信号に変換する電子回路と、画像記録要
素15の側壁に配置された導電トラック42、とを含
み、制御要素3は該トラック42に接続される。前記光
学情報は、1行ずつ連続して要素3の集積回路のシフト
レジスタに送られる。シフトレジスタが1行の情報で完
全に満たされると、当該光学情報は出力レジスタに置か
れ、駆動装置を介し、信号に従って制御電極5、6(図
2参照)が加圧されるか又は加圧されない。この1行の
情報が印刷されている間、その次の行の情報はシフトレ
ジスタに送られる。
【0016】原画から転写される光学情報は別として、
コンピュータ又はデータ処理装置から発信される電気信
号も又、装置40において、制御要素3に送られる信号
に変換できる。
【0017】図1に記載の画像形成装置に使用される画
像記録要素は図2の断面図に示される。図2に示される
画像記録要素1は軸方向に延び、且つ以下に詳述される
構造をもつ制御要素3が装着された円筒2を含有する。
円筒2は中間絶縁層4によって覆われ、又、画像形成電
極5は該中間絶縁層上に配置され、円筒2の周縁方向に
実質的に等しい間隔で互いに平行な無限トラックの形で
延びる。それぞれの場合において各画像形成電極5は制
御要素3の制御電極6に導電的に接続される。制御要素
3の制御電極6の個数は画像形成電極5の個数と等し
く、該個数は画像記録要素1上に形成される画像の品質
を決定する。画像の品質は電極の密度が増大するにつれ
て改善される。高品質を得るには、画像形成電極5の個
数は少なくとも1ミリメートル当り10個であるが、望
ましくは1ミリメートル当り14個から20個である。
或る特定の実施態様によれば、電極5の個数は1ミリメ
ートル当り16個に等しく、画像形成電極5は各々の幅
が40μmであり、電極間の距離はおよそ20μmであ
る。
【0018】最後に、画像形成電極5のパターンは頂部
層7によって覆われる。制御要素3は、既知の方法で導
電金属層(例、銅)が与えられている支持体10を含
み、該金属層は、この後、以下に記載される方法で必要
な導電トラックパターン12に変換される。トラックパ
ターン12は制御要素3のさまざまな電子部品と制御電
極6と間の導電接点から構成され、該各制御電極はいず
れの場合にも各画像形成電極5に導電的に接続される。
【0019】制御要素3もまた、電子部品を囲む箱形の
制御要素3を形成するために、既知の方法で(例えば、
接着された)支持体10に接続されるカバー14を含
む。
【0020】電子部品13は、例えば、直列入力並列出
力シフトレジスタと、出力レジスタと、該レジスタに接
続される25ボルト乃至50ボルトの電圧をもつ駆動装
置、とを含む、例えば、ビデオディスプレィ技術で知ら
れる数多くの集積回路を備える。制御電極6は集積回路
の1つの駆動装置に接続される。
【0021】画像記録要素1は次のように造られる。制
御要素3は、電子産業のために特に開発された「電子
級」エポキシ樹脂として知られるエポキシ樹脂によって
銅箔が接着されるアルミニウム製支持板から成る金属芯
の基板から造られる。又、前記制御要素3は、既知のフ
ォトエッチング技術により銅箔を、支持体10上に配置
される電子部品13のための導電接続トラック及び制御
電極6のための導電トラックを含む、導電トラックパタ
ーンに変換することによって造られる。その後、電子部
品13は導電接続トラックによって定められた正しい位
置にある支持体10上に固定され、カバー14は電子級
エポキシ樹脂を用いて支持体10に接着される。
【0022】このようにして造られた箱形の制御要素3
は、その後、アルミニウム製円筒2の壁に形成された軸
方向スロットに配置され、上記のエポキシ樹脂接着剤を
用いてその場所に接着される。軸方向スロットは、少な
くとも画像記録要素1の作動幅と同じ長さである。円筒
2の軸方向スロットの幅に関して、制御要素3と前記ス
ロットの壁との間の間隙は、毛細管作用によって接着剤
が充填できる寸法でなければならない。間隙が広すぎる
と、接着剤が流れ出てしまうからである。
【0023】その後、円筒2、支持体10、及びカバー
14の頂部層の金属が所定の深さ、例えば150μmま
で腐食されるように、制御要素3は、固定された円筒2
の外部表面は予め設定された角度まで回転し、適切なエ
ッチング液(例、既知のアルカリフェリシアン化カリウ
ム溶液)と接触する。エッチング液は制御電極6の金属
が僅かにのみ影響されるように選択し、これらの電極の
端部が最終的に円筒2と制御要素3の表面上におよそ1
50μmほど突き出るようにする。その後、円筒2は制
御電極6の突き出ている端部の長さに対応する厚さの層
を有する電子級エポキシ樹脂の中間絶縁層4で覆われる
ので、端面は中間絶縁層4の外部表面と一致する。これ
は、より厚い中間絶縁層4を適用し、その後、少なくと
も制御電極6の端面が中間絶縁層4の表面上で露出され
るまで回転させて該中間絶縁層を除去することによって
達成される。画像形成電極5は、中間絶縁層4の外部表
面上に円周方向にかつ平行に延びる数多くの無限溝を機
械加工(例、旋盤上)することによって形成される。溝
パターンは、制御電極6のパターンに対して(密度と位
置に関して)完全に一致るように設け、1つの制御電極
6が1つの溝と協働するようにする。溝は、この様に銅
蒸着及び回転による表面移動により充填され、導電性の
画像形成電極5が生成される。
【0024】画像形成電極のパターンは、最終的に滑ら
かな頂部層7で覆われる。これはおよそ0.8μmの厚
さのシリコン酸化物の層であり、厚さがおよそ0.4μ
mの底部はSiOx(xは±0.5を表わす)から構成さ
れ、頂部はSiOx(xは±1.5を表わす)から構成さ
れ。シリコン酸化物層は真空室におけるスパッタ技術、
例えば、 Balzers LLS 801 タイプよって形成され、シリ
コンは、アルゴンおよび酸素を導入することによりシリ
コン標的から真空室中に放出付着させる。又、酸素供給
は、スパッタ法の第一相においては、SiOx(xは±
0.5を表わす)が形成されるように設定し、第二相に
おいてSiOx(xは±1.5を表わす)が形成されるよ
うに酸素の供給を増加させる。必要なSiOx組成を達
成するために導入される酸素量は、導入された酸素量を
変化させることにより、数多くのサンプルを作成し、E
DX分析(Energy Dispersive X-ray Analysis)のさま
ざまなサンプルに関してSiOx層のシリコン−酸素比
率を決定する実験によって決められる。サンプルが分析
される前に、分析計(Tracor TN 5500 of Tracor Europ
e, Amersfoort, Netherlands)は、少なくとも99.9
パーセントのSiO2標準品を用いて校正される。およ
そ幾十ナノメートルの厚さの炭素層が、EDX分析で判
るように、測定されるサンプルのSiOx層をおおって
蒸着される。この蒸気被膜炭素層も又、標準品に存在す
る。第一画像記録要素は上述したように造られた。又、
制御要素3の作成中、前記制御要素の上方に分布する制
御電極6のうちの幾つかの電極と加熱機構30との間の
接続は、金属トラックの一部分を除去することによって
切られた。第二画像記録要素は、上記に応じて造られた
が、頂部層7は厚さがおよそ0.5μmのSiOx(xは
±1.5を表わす)から成る。上記の2つの画像記録要素
は、図1に対応して記載された画像形成装置に使用され
た。第一画像記録要素を用いて得られた画面は高画質で
あった。しかしながら、第二画像記録要素を用いて作成
された画面は、制御不能な画像形成電極の位置の画像部
分にトーナの無い微細な条痕が生じていたが、トーナが
入っている微細な条痕は、背景領域において目で見るこ
とができた。本発明による画像記録要素を用いると、画
像形成電極に対して25ボルトの電圧が印加され、高品
質の画像を得ることが可能になった。その他の画像記録
要素を用いると、比較できる画像品質を達成するため
に、30ボルトの制御電圧が必要であった。従って、本
発明は、画像形成電極に対して、もっと低い制御電圧を
印加することができる利点をも提供する。
【0025】図3は、適切な画像記録要素のもう一つの
可能な実施態様を示す。この画像記録要素は、薄い物質
接続層が画像形成電極と誘電面層の直ぐ下との間に形成
されている点においてのみ、図2に記載された要素とは
異なる。中間絶縁層4の形成を含めて中間絶縁層4の形
成まで、この画像記録要素は図2に示される要素と同様
の方法で造られた。この後、炭素粒子が分散するおよそ
1μmの厚さおエポキシ樹脂層8は、中間絶縁層4をお
おって形成され、およそ106Ω.の抵抗を有する。この
後、表面上に溝が形成され、エポキシ樹脂層8が溝の位
置から完全に除去される。溝は既述したように銅で充填
され、その後、回転した円筒表面はおよそ0.5μmの
厚さを有し、再び、SiOx(xは±1.5を表わす)か
ら成る頂部誘電面層9が与えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の原理を表わした図であ
る。
【図2】図1に記載の装置に使用される画像記録要素の
好ましい実施態様の断面図である。
【図3】図1に記載の装置に使用される画像記録要素の
別の実施態様の縦断面図である。
【符号の説明】
1 画像記録要素 2 円筒 3 制御要素 4 中間絶縁層 5 画像形成電極 6 制御電極 7 誘電面層 8 エポキシ樹脂層 9 頂部誘電面層 10 支持体 12 トラックパターン 13 電子部品 14 カバー 15 画像記録要素 16 画像形成機構 17 磁気ローラ 18 画像形成領域 19 加熱式ゴム被覆ローラ 25 供給紙収納箱 30 加熱機構 31 ベルト 32 加熱式ローラ 35 圧力ローラ 42 導電トラック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポーラス・ヘンリーカス・アイムベルツ オランダ国、5628・エイチイー・エイント ホーフェン、ピューメルストラート 13 (72)発明者 オーガスタイナス・マチアス・ビルヘルマ ス・コクス オランダ国、6041・エスエル・ルールモン ト、ハーテム 151

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可動式画像記録要素1、15を有する画
    像形成装置において、誘電面層7を有するシリンダ2で
    あって、該誘電面層の下側に別々に加圧できる画像形成
    電極系5を備えるシリンダと、 前記画像記録要素1、15の移動経路に沿って位置す
    る、該画像記録要素の誘電面から僅か上方に対向電極1
    7が隔置される、画像形成領域18と、 記録される画像パターンに従って前記画像形成電極5と
    前記対向電極17との間に電圧を印加し、前記画像形成
    域18において供給されたトーナパウダが画像パターン
    に従って該画像記録要素の表面上に析出されるようにす
    る加圧装置13とから成る画像形成装置であって、 該誘電面層の下側にある別々に加圧できる該画像形成電
    極5が、電気抵抗が該誘電層7の電気抵抗と該画像形成
    電極5の電気抵抗との間にある物質8により、該画像記
    録要素1、15内において相互接続され、前記加圧装置
    13によって直接加圧できない画像形成電極5が、最も
    近い画像形成電極5の加圧時に、トーナパウダが、該電
    極上方に位置する該誘電面層7上に析出するようなレベ
    ルで加圧されるように、前記電気抵抗を選択することを
    特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項2】 電気抵抗係数が前記誘電面層の電気抵抗
    係数より102乃至104小さい層を、前記誘電面層7の
    下側でかつ前記画像形成電極5の表面上をおおうように
    前記画像記録要素内に設けることを特徴とする請求項1
    の画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記画像形成要素の前記画像形成電極5
    の表面が、底部の電気抵抗が頂部の電気抵抗よりも小さ
    い連続層7によって覆われていることを特徴とする請求
    項1又は2の画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記連続層7が酸化物又は窒化物から構
    成されることを特徴とする請求項3の画像形成装置。
  5. 【請求項5】 前記連続層7がSiOxから成り、xが
    該連続層の底部では平均約0.4乃至0.65で、頂部
    では平均約1.2乃至1.6である、請求項3の画像形
    成装置。
  6. 【請求項6】 シリンダ2と、誘電面層7と、該誘電面
    層の下側に設ける画像形成電極系5とから成る、請求項
    1の画像形成装置に用いる画像形成要素であって、前記
    誘電面層が連続層をなし、該誘電面の底部の電気抵抗係
    数が頂部の電気抵抗係数より102乃至104小さいこと
    を特徴とする画像形成要素。
  7. 【請求項7】 前記連続層7が酸化物又は窒化物から形
    成されることを特徴とする、請求項6の画像形成要素。
  8. 【請求項8】 前記連続層7がSiOxから成り、xが
    該連続層の底部では平均約0.4乃至0.65で、頂部
    では平均約1.2乃至1.6であることを特徴とする、
    請求項6の画像形成要素。
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