JPH09300685A

JPH09300685A - 粉体画像記録方法及び装置

Info

Publication number: JPH09300685A
Application number: JP20931096A
Authority: JP
Inventors: Toshio Sakai; 捷夫酒井; Takahiko Tokumasu; 貴彦徳増; Osamu Endo; 理遠藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-07-18
Publication date: 1997-11-25

Abstract

(57)【要約】【課題】直接記録方式を用い、トナーの摩擦帯電を必
要としない粉体画像記録方法及び装置において、、コス
トの低減化を実現する。【解決手段】トナー担持体としてのトナー搬送ローラ
６１を接地し、導電性塗料が塗布されたトナー容器の内
壁６５に直流電圧を印加することによって導電性トナー
９１層に直流の電界を加えて飛翔させ、トナー搬送ロー
ラ６１に導電性トナーを供給する。直流電源は交流電源
に比べて安価であるのでコストの低減が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性トナーを収
容するトナー容器に収容された前記導電性トナーを飛翔
させて上記トナー容器に対向するトナー担持体に付着さ
せることで該トナー担持体に上記導電性トナーを担持さ
せ、該トナー担持体に担持させた上記導電性トナーを選
択的に飛翔させて、上記トナー担持体と該トナー担持体
に対向する対向電極との間にある記録部材上に付着させ
ることで画像を形成する粉体画像記録方法及び装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、粉体画像記録方法としてダイレク
トトーニングまたはトナープロジェクションと称される
画像記録方式が知られている。この画像記録方式は、孔
やスリットの周りに設けた画像電極に電圧を印加し、帯
電させたトナーをその孔やスリットを通して移動（飛
翔）させ、紙等の記録部材に直接画像を形成するもので
ある。

【０００３】上記画像記録方式については多くの提案が
なされている。例えば、特公昭４４−２６３３３号公報
には、背面電極、記録体、制御格子、メッシュ電極、こ
のメッシュ電極にトナーを供給する毛皮ブラシを順に配
置した装置が開示されている。この装置では、絶縁性ト
ナーをブラシの回転により摩擦帯電させ、メッシュ電極
と背面電極の間の空間に形成される電界で加速して背面
電極に向かわせ、制御格子を通して紙上に像を形成す
る。この制御格子に加える電気信号の値を変えるとメッ
シュ電極と制御格子間の電界が逆転し、トナーが飛翔せ
ず地肌部（白）が形成され、また電気信号を加減するこ
とで画像濃度を変えることもできるようになっている。

【０００４】ところが、上記装置では絶縁性トナーを用
いるので、これを摩擦帯電させるのにブラシを回転させ
る大がかりな装置が必要となる。絶縁性トナーの摩擦帯
電を、二成分現像方式や一成分現像方式で行うことも考
えられるが、これらにおいても、キャリヤ、撹拌機構、
現像ローラなどが必要のため、装置が大がかりになって
しまう。また、摩擦帯電によって熱が発生するため、ト
ナーの母体樹脂として比較的融点の高い樹脂を用いる必
要があり、定着時の温度を低下させるのが困難であり、
省エネルギーが実現されにくいという不具合もある。

【０００５】一方、例えば、特開昭５８−４４４５６号
公報に開示されている技術では、絶縁性トナーの摩擦帯
電を必要とする欠点を解消する導電性磁性トナーを用い
て画像記録を行っている。導電性トナーを用いればあら
かじめ電荷を付与しておかなくても、外部電界で電荷注
入させて容易に帯電させることができ、摩擦帯電を必要
としない。しかしながら、上記技術ではトナーを担持す
るトナー担持体が該トナーを担持するのに磁力を用いて
いるが、透明な磁性体は完成していないので透明なカラ
ートナーを積層してフルカラープリントを行うことがで
きない。

【０００６】また、特公平６−４７２９８号公報に開示
されている技術では、導電性非磁性トナーを用い、図１
２に示すように、対向電極１１、記録部材１２、微小開
口部１３と該微小開口部のトナーの飛翔を制御する制御
電極１４とを有するトナー飛翔制御部材１５、底部に被
覆線１６が配設された導電性ケース１７内に回転自在に
設けられたトナー担持体としての導電性ローラ１８を順
に配設した装置が開示されている。この装置において
は、交流電源１９によって被覆線１６に交流電圧を印加
して導電性ローラ１８に電荷を誘導し、密閉空間２０内
で飛翔させてクラウド状態にする。そして、クラウド化
させたトナーを導電性ローラ１８の表面に付着させる。
導電性ローラ１８へのトナーの付着は、クラウド化した
トナー自身の有する電荷の鏡像力で導電性ローラ１８に
静電吸着することによって行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この構成に
よれば、トナーホッパーから導電性トナーを飛翔させる
ために与える電界として交流電界を用いるため、この電
界を生じさせるための電圧を与える交流電源が必要であ
り、コスト高であるという問題点があった。

【０００８】なお、トナーをトナー担持体としての導電
性ローラに付着させるときにクラウド化するため、その
分装置が大きく、コスト高になる。また、クラウド化し
たトナー自身の有する電荷の鏡像力で導電性ローラに静
電吸着する方式のため、クラウド化したトナーがたまた
ま導電性ローラ近傍に来たときにのみ吸着するだけで、
単位時間当たりの導電性ローラへの吸着量、すなわち補
給量ははなはだ少なく、高速化が困難であるという不具
合もあった。

【０００９】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、コストの低減が実現
できる粉体画像記録方法及び装置を提供することであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、導電性トナーを収容するトナー
容器に収容された前記導電性トナーを飛翔させて上記ト
ナー容器に対向するトナー担持体に付着させることで該
トナー担持体に上記導電性トナーを担持させ、該トナー
担持体に担持させた上記導電性トナーを選択的に飛翔さ
せて、上記トナー担持体と該トナー担持体に対向する対
向電極との間にある記録部材上に付着させることで画像
を形成する粉体画像記録方法において、上記トナー容器
に収容された導電性トナーの少なくとも一部に直流電界
を与えることにより、該一部に上記トナー担持体への飛
翔を行わせることを特徴とするものである。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１の粉体画像記
録方法において、上記トナー容器の上記導電性トナーに
接する少なくとも一部分を導電性の材料で構成すること
を特徴とするものである。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１又は２の粉体
画像記録方法において、上記トナー担持体の少なくとも
表面を絶縁性の材料で構成することを特徴とするもので
ある。

【００１３】請求項４の発明は、請求項１の粉体画像記
録方法において、上記導電性トナーの導電率が１０^-11
Ｓ／cm〜１０^-5Ｓ／cmであることを特徴とするものであ
る。

【００１４】請求項５の発明は、請求項４の粉体画像記
録方法において、導電性網を、上記トナー容器中におけ
る導電性トナー層中に上記トナー担持体から所定の距離
だけ離間して埋設し、上記所定の距離を、画像形成時に
導電性トナーが消費された部分と消費されなかった部分
とで上記導電性トナー層表面に凹凸が生じ、上記導電性
網と上記トナー担持体間の距離を一定に保つ際に該トナ
ー層表面の凸部が上記トナー担持体に触れない程度の距
離であり、かつ、上記導電性網上方の導電性トナーを上
記トナー担持体に向けて画像形成に十分な量だけ飛翔さ
せるために必要な上記導電性網に印加する電圧により該
導電性網と上記トナー担持体間で放電が起きない程度の
距離に設定したことを特徴とするものである。

【００１５】請求項６の発明は、請求項１、２、３、４
又は５の粉体画像記録方法において、上記トナー容器に
収容された導電性トナー全体を上記トナー担持体に接近
させる方向に移動させる移動手段を設け、該移動手段に
より上記トナー担持体と上記導電性トナー表面との距離
を一定の範囲に保つように制御することを特徴とするも
のである。

【００１６】請求項７の発明は、請求項１、２、３、
４、５、又は６の粉体画像記録方法において、上記導電
性トナーとして本粉体画像記録方法で用いる電圧の範囲
内で整流性を示す整流性トナーを用いたことを特徴とす
るものである。

【００１７】請求項８の発明は、請求項７の粉体画像記
録方法において、上記トナー容器に収容された整流性ト
ナーの少なくとも一部に直流電界を与えることにより該
一部に上記トナー担持体への飛翔を行わせるよりも、前
又は後の少なくとも一方で、上記直流電界と逆方向の電
界を印加して、上記トナー担持体上のトナーを上記トナ
ー容器に向けて逆飛翔させることを特徴とするものであ
る。

【００１８】請求項９の発明は、請求項８の粉体画像記
録方法において、上記トナー担持体に担持させた上記整
流性トナーを選択的に飛翔させる手段が、上記トナー担
持体と対向電極との間に配設された、互いに独立あるい
は一連の，複数の微小開口部と、画像信号に応じて電圧
が印加され、各微小開口部のトナー通過を制御する複数
の制御電極部とを備えたトナー飛翔制御部材を用いるも
のであり、上記トナー担持体上のトナーを上記トナー容
器に向けて逆飛翔させるときに上記トナー飛翔制御部材
と上記トナー担持体との電位差を、該トナー飛翔制御部
材と該トナー担持体との間でリークが起きない程度の電
位差に保った状態で上記直流電界と逆方向の電界を上記
トナー担持体と上記トナー容器に収容されたトナーとの
間に与えることを特徴とするものである。

【００１９】また、請求項１０の発明は、導電性トナー
を収容するトナー容器に収容された前記導電性トナーを
飛翔させて上記トナー容器に対向するトナー担持体に付
着させることで該トナー担持体に上記導電性トナーを担
持させ、該トナー担持体に担持させた上記導電性トナー
を選択的に飛翔させて、上記トナー担持体と該トナー担
持体に対向する対向電極との間にある記録部材上に付着
させることで画像を形成する粉体画像記録装置におい
て、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、又は９の
粉体画像記録方法を用いて画像を形成することを特徴と
するものである。

【００２０】請求項１乃至１０の発明においては、上記
トナー容器に収容された導電性トナーの少なくとも一部
に直流電界を与え、静電誘導によって特定の極性の電荷
を注入して帯電させる。そして、上記直流電界により与
えられる静電力によって飛翔させ、トナー担持体に付着
させる。

【００２１】請求項２、３、５、６、７、８、９、及び
１０の発明においては、上記トナー容器の上記導電性の
材料で構成した上記導電性トナーに接する部分に、上記
導電性トナーに与える電界を生じさせる電圧を印加し、
上記導電性トナーに電荷を注入することができる。

【００２２】請求項３、５、６、７、８、９、及び１０
の発明においては、上記導電性トナーが上記トナー容器
から静電力によって飛翔し、付着するトナー担持体の表
面が絶縁性の材料で構成されているので逆極性の電荷が
注入されて逆飛翔することがない。

【００２３】請求項４乃至１０の発明においては、上記
導電性トナーの導電率が１０^-11Ｓ／cm〜１０^-5Ｓ／cm
であるため、導電率が高すぎて、導電性トナーがトナー
担持体に付着した直後に上記導電性トナーに逆電荷が注
入されて逆飛翔したり、記録部材に付着後に逆飛翔した
りすることがない。また、導電率が低すぎて、トナー容
器中の導電性トナーに電界を与えても電荷が注入され
ず、該導電性トナーがなかなか飛翔しないということが
ない。

【００２４】請求項５乃至１０の発明においては、上記
トナー容器中における導電性トナー層中に上記トナー担
持体から所定の距離だけ離間して埋設した導電性網に上
記導電性トナーを飛翔させるために与える電界を生じさ
せる電圧を印加することができる。また、上述のように
上記所定の距離を設定しているので、画像形成時に導電
性トナーが消費された部分と消費されなかった部分とで
上記導電性トナー層表面に凹凸が生じ、上記導電性網と
上記トナー担持体間の距離を一定に保つ際に該トナー層
表面の凸部が上記トナー担持体に触れることがなく、上
記導電性網上方の導電性トナーを上記トナー担持体に向
けて画像形成に十分な量だけ飛翔させるために必要な上
記導電性網に印加する電圧により該導電性網と上記トナ
ー担持体間で放電が起きることもない。

【００２５】請求項６乃至１０の発明においては、上記
トナー容器に収容された導電性トナー全体を上記トナー
担持体に接近させる方向に移動させる移動手段により、
上記トナー担持体と上記導電性トナー表面との距離を一
定の範囲に保つ。

【００２６】請求項７乃至１０の発明においては、使用
する整流性トナーが、本粉体画像記録方法で用いる電圧
によって与えられる電界の範囲内で正又は負のどちらか
一方にしか帯電しないという特性を有する。よって、ト
ナー担持体表面に付着したトナーに、該トナー担持体か
ら逆極性の電荷が注入されてトナーが所望の極性と逆極
性に帯電することがない。

【００２７】請求項８及び１０の発明においては、上記
トナー容器に収容された整流性トナーの少なくとも一部
に直流電界を与えることにより該一部に上記トナー担持
体への飛翔を行わせるよりも、前又は後の少なくとも一
方で、上記直流電界と逆方向の電界を印加して、上記ト
ナー担持体上のトナーを上記トナー容器に向けて逆飛翔
させる。

【００２８】請求項９及び１０の発明においては、上記
トナー担持体に担持させた上記整流性トナーを選択的に
飛翔させるときに用いる上記トナー担持体と対向電極と
の間に配設された、互いに独立あるいは一連の複数の微
小開口部と、画像信号に応じて電圧が印加され、各微小
開口部のトナー通過を制御する複数の制御電極部とを備
えたトナー飛翔制御部材と、上記トナー担持体との電位
差を該トナー飛翔制御部材と該トナー担持体との間でリ
ークが起きない程度の電位差に保った状態で上記直流電
界と逆方向の電界を上記トナー担持体と上記トナー容器
に収容されたトナーとの間に与えることで、上記トナー
担持体上のトナーを上記トナー容器に向けて逆飛翔させ
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】

[実施形態１]以下、本発明を粉体画像記録装置であるカ
ラープリンタに適用した実施形態について説明する。図
１は本実施形態に係るカラープリンタの要部の概略構成
図である。本カラープリンタでは、記録部材としての記
録紙１０は給紙カセット１から呼び出しローラ２により
給紙され、記録紙搬送機能を備え、支持ローラ３１、３
２に支持されたベルト状の対向電極４の矢印方向の回動
により、制御電極５上に送られる。このベルト状対向電
極４としては、例えば、ニッケルベルトを用いることが
できる。このベルト状対向電極４に記録紙搬送機能を持
たせるには、例えば対向電極４に多数の孔を形成し、図
示しないバキューム装置により、紙を対向電極表面に吸
着する。そして、この制御電極５の上を水平に送られる
間に制御電極５の下方に配置された、上部に開孔を有す
る４つのトナー容器６から、制御電極による制御で飛翔
した導電性カラートナー（以下、導電性トナーとい
う。）が付着して、記録紙１０への記録が行われる。

【００３０】上記対向電極４には、導電性の支持ローラ
３１を介して図示しない電圧印加手段により電圧が印加
されている。上記４つのトナー容器６はＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂ
Ｋの各色のトナーを収容している。なお、上記制御電極
５については後述する。

【００３１】記録紙１０に付着した導電性トナーは、定
着器としての熱ローラ７及び加圧ローラ８の間に送られ
て画像を定着される

【００３２】図２は、同カラープリンタの１色の、上記
対向電極４と上記制御電極５とトナー容器内に設けられ
ているトナー担持体６ａとを備えた記録部の記録原理説
明図である。上記制御電極５は、トナー担持体６ａ上の
トナーに電界を与えることにより、該トナーの飛翔を制
御するためのものである。上記制御電極５は、絶縁体で
ある厚さ７５μｍのポリイミドフィルム５２（コダック
製、商品名：カプトン）の両面に厚さ２５μｍの銅箔を
接着し、それぞれの銅箔表面に電極パターンを露光後に
エッチングし、最後に所定の位置にヤグレーザ等を用い
て直径１２０μｍの孔５４を設けて形成することができ
る。そして、対向電極４側の上記銅箔を画像信号に応じ
て電圧が印加される画像電極５１とし、トナー担持体６
ａ側の上記銅箔を、孔５４の真下以外の部分で導電性ト
ナー９１が飛翔しないようにするためのシールド電極５
３とする。このシールド電極５３は、対向電極と画像電
極に画像記録時の電圧を与えても孔５４の直下以外の部
分のトナーに加わる電界が飛翔開始電界を下回って飛翔
が起こらないように、例えばトナー担持体６ａと同様に
接地しておく。また、図２の例では、対向電極４と画像
電極５１の間隔は２００μｍ、シールド電極５３と導電
性トナー９１層表面との間隔は１００μｍである。 (以下、余白)

【００３３】図２において、トナー担持体６ａとシール
ド電極５３は接地され、対向電極４には一定電圧、例え
ば−４００Ｖが印加されている。また、画像電極５１に
も一定の電圧、例えば−１２０Ｖが印加されている。こ
のとき、導電性トナー９１層には飛翔が可能となる程度
の電界は与えられない。そして、記録紙１０に記録を行
う場合には、図示しないＩＣドライバより画像電極に例
えば−６０Ｖのパルス電圧が加算され、前記−１２０Ｖ
と重畳されて−１８０Ｖの電圧がかかることとなる。こ
の電圧により導電性トナー９１層表面に形成される電界
が導電性トナー９１の有する電荷に作用して静電力が生
じ、この静電力が導電性トナー９１に作用している導電
性トナー９１間あるいはトナー担持体６ａとの付着力
（ファンデルワールス力）と重力との和を上回ると、導
電性トナー９１は導電性トナー９１層を離脱して点線で
示す電気力線に沿って飛翔し、記録紙１０に付着して画
像を形成する。

【００３４】次に、本実施形態における画像電極５１及
びシールド電極５３の詳細について説明する。図３に１
色分の画像電極及びシールド電極の一例を示す。この例
は、６００ｄｐｉの一例である。この例では、画像電極
への記録時の電圧駆動に用いる図示しない高価なＩＣド
ライバーの使用量を減らすために６００ｄｐｉの主走査
１ラインの画像電極を８分割駆動する。図３において、
白抜きの矢印Ａで示すように左右方向が記録紙の搬送方
向（以下、紙搬送方向という）である。上記ポリイミド
フィルム５２の記録紙搬送側の面に設ける画像電極５１
は、８つの孔５４分の画像電極５１を一体化した共通画
像電極５１ａの６２０個の群により構成されている。こ
の６２０個の共通画像電極５１ａの群では、各共通画像
電極５１ａが紙搬送方向に対して所定角度傾斜し、か
つ、隣合う共通画像電極同士の孔中心が紙搬送方向上で
重なり合わないように隣合う共通画像電極と間隔をおい
て配列されている。具体的には、紙搬送方向に直交する
方向（以下、紙幅方向という）における孔５４中心のピ
ッチｄ１が６００ｄｐｉ相当の４２．３μｍになるよう
に、上記傾斜角度及び間隔が設定されている。この共通
画像電極５１ａの群全体の寸法は、紙搬送方向ｗ１が
１．６５ｍｍで、紙幅方向幅ｌがＡ４横幅と同じ２１０
ｍｍである。

【００３５】一方、上記ポリイミドフィルム５２の記録
紙搬送側とは反対の面には、前記シールド電極５３の機
能を兼ねた分割駆動のための８つのシールド兼分割駆動
電極５３１〜５３８が設けられている。このシールド兼
分割駆動電極５３１〜５３８は、分割駆動にあたって、
画像信号に応じてトナーを飛翔させる電圧（以下、トナ
ー飛翔用電圧という）が上記共通画像電極５１ａに印加
されている状態でも、共通画像電極５１ａの駆動対象の
孔以外の孔についてトナーが通過しないような電界を形
成するためのものである。各シールド兼分割駆動電極５
３１〜５３８それぞれは、搬送方向に対して直交する６
２０個の孔を備えている。そして、各シールド兼分割駆
動電極５３１〜５３８の６２０個の孔それぞれが、上記
６２０個の共通画像電極５１ａの紙搬送方向における同
一順位の孔に対応するようにして、紙搬送方向に並べら
れている。例えば、紙搬送方向で最下流に位置するシー
ルド兼分割駆動電極５３１の６２０個の孔それぞれは、
上記６２０個の共通画像電極５１ａの、紙搬送方向にお
ける最下流の孔に対応する。そして、上記６２０個の共
通画像電極５１ａ及び８つのシールド兼分割駆動電極５
３１〜５３８が図示しないＩＣドライバに接続されてい
る。

【００３６】この例の制御電極においては、上記６２０
個の共通画像電極５１ａの孔を、紙幅方向に並ぶ紙搬送
方向で１番目の孔の列、同２番目の孔の列というよう
に、シールド兼分割電極５３１〜５３８のそれぞれに対
応する紙幅方向の孔列単位で、順次駆動状態にする。具
体的には、例えば紙搬送方向で最上流側の孔列を駆動状
態にするとき、つまり、該最上流側の孔列に相当するド
ットの画像情報に基づいたＩＣドライバの出力を共通画
像電極５１ａに印加するときは、同最上流側のシールド
兼分割駆動電極５３８を、画像信号に応じてトナー飛翔
用電圧が印加されている上記共通画像電極５１ａの孔
に、飛翔トナーの通過する電界が形成され、かつ、トナ
ーを飛翔させない電圧（以下、トナー不飛翔用電圧とい
う）が印加されている上記共通画像電極５１ａの孔に、
トナーが飛翔しない程度の電界しか形成されない電位状
態（以下、駆動電位状態という）にする。一方、他のシ
ールド兼分割駆動電極５３１〜５３７は、画像信号に応
じてトナー飛翔用電圧が印加されている上記共通画像電
極５１ａの孔にも、その直下のトナーが通過しない程度
の電界しか形成されない電位状態（以下、非駆動電位状
態という）にする。

【００３７】例えば、図２の例に関して上述した各部寸
法及び対向電極電圧を採用し、共通画像電極５１ａにト
ナー飛翔時の電圧として例えば−１８０Ｖ、トナー不飛
翔用の電圧として−１２０Ｖをそれぞれ用いた場合、上
記シールド兼分割駆動電極５３１〜５３８の駆動電圧状
態用の電圧としては例えば０Ｖ（すなわち接地）、非駆
動電圧状態の電圧としては２０Ｖを印加する。これによ
れば、トナー飛翔のための電界強度の下限である飛翔開
始電界強度が、例えば４．０×１０^-5（Ｖ／ｍ）である
低抵抗のトナーを用いた場合、トナー飛翔用電圧が印加
された共通画像電極５１の孔と、駆動電圧状態用の電圧
が印加されたシールド電極５３の孔とが重なる孔５４の
直下では、トナー層に加わる電界強度が飛翔開始電界強
度を上回って飛翔が起こり、該孔５４を通って対向電極
側に移転し、記録紙１０に付着する。また、印加電圧の
組み合わせがこれとは異なる孔５４、すなわち、トナー
不飛翔用電圧が印加されている共通画像電極５１ａの孔
と駆動電圧状態の電圧が印加されているシールド兼分割
駆動電極５３１〜５３８の孔とが重なる孔５４や、共通
画像電極５１への印加電圧が上記トナー飛散用電圧かト
ナー不飛散用電圧かを問わず、非駆動電圧状態の電圧が
印加されているシールド兼分割駆動電極５１の孔と共通
画像電極５１の孔とが重なる孔５４の直下では、トナー
層に加わる電界が飛翔開始電界を下回って飛翔は起こら
ない。

【００３８】そして、上記６２０個の共通画像電極５１
ａの紙搬送方向で例えば上流側から２番目の孔列を駆動
状態にするときは、同上流側から２番目のシールド兼分
割駆動電極５３７を駆動電位状態にし、他のシールド兼
分割駆動電極５３１〜５３６及び５３８は非駆動電位状
態にする。以上の８分割駆動で、例えば、共通画像電極
５１ａのすべてにトナー飛翔用電圧を印加した状態で、
シールド兼分割駆動電極５３１〜５３８の紙搬送方向に
おけるピッチ分だけ記録紙が移動する時間をずらして上
記８個のシールド兼分割駆動電極５３１〜５３８を順次
駆動状態にすれば、紙幅方向に１本の直線が記録紙１０
上に記録される。

【００３９】図４に同カラープリンタの４色分の制御電
極列を示す。各色とも表面に６２０個の共通画像電極か
らなる共通画像電極群５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｂ
ｋと、裏面に８個のシールド兼分割駆動電極（図示せ
ず。）を有する。なお図中、リード線に対応して記入し
た数字は、６２０個の画像電極の１番目から６２０番目
それぞれとの対応を示すものである。例えば、記録時の
画像電極の電位を−１８０Ｖとし、非記録時の画像電極
の電位を−１２０Ｖとすると、各共通画像電極間の電位
差は最大６０Ｖと低く、隣り合う共通画像電極間にリー
ク電流が流れることはない。従って、リード線の幅と間
隔をそれぞれ例えば３０μｍと小さくできるので、各色
間のピッチｄ２は１８．６mm、全体幅ｗ２は６１．８mm
と小さくすることができる。このため、この４色分の共
通画像電極群は同一のポリイミドフィルム上に、上述の
方法で１回のパターン露光で同時に形成することが可能
である。そのため、４色分の共通画像電極群間の位置精
度は非常に高く、一番離れたイエローの共通画像電極群
５１Ｙとブラックの共通画像電極群５１Ｂｋ間でも１５
μｍ以下の位置精度を保つことができる。無論、電極幅
内でリード線を引き出せるシールド兼分割駆動電極につ
いても、上述の方法で１回のパターン露光による４色同
時形成が可能で、高い位置精度を保つことができる。こ
の結果、非常に位置合わせに優れた高精細のプリントを
得ることができる。

【００４０】図５に本実施形態で用いるトナー容器６内
部の説明図を示す。このトナー容器６は上部に幅４mm、
長さ２１０mmの長方形の開口部を有する、幅１０mm、高
さ５０mm，長さ２２０mmのプラスチックの容器である。
このトナー容器６においては、対向電極４に向けた上記
開口部から一部が露出するように、前述のトナー担持体
６ａとしてのトナー搬送ローラ６１が設けてある。該ト
ナー搬送ローラ６１は少なくとも表面が絶縁性の材料で
構成されている。例えば、直径５mmのアルミ丸棒の表面
にポリエステル樹脂が８０μｍコートされているものを
用いる。上記トナー搬送ローラ６１には例えばゴム製の
ブレード６２が当接しており、画像形成に用いられなか
った未使用導電性トナー９１が掻き落とされる。また、
トナー容器６１下部には導電性トナー９１層を持ち上げ
るためのプラスチック平板などで構成された移動台６３
と、該移動台６３を移動させるためのスクリューシャフ
ト６４とが設けられている。該スクリューシャフト６４
と上記トナー搬送ローラ６１とは図示しないギヤで図示
しない本体のモータと連結されている。そして、トナー
搬送ローラ６１は記録紙１０の搬送速度、例えば５０mm
/secと同じ周速で回転され、スクリューシャフト６４
は、導電性トナー９１の消費量に応じて不定期に間欠的
に回転され、上記移動台６３を持ち上げる。また、トナ
ー容器６の内壁６５には導電性塗料が塗布されている。

【００４１】以上のように構成したトナー容器６におい
て、導電性トナー９１としては、例えば導電率が常温常
湿時で約１０^-4Ｓ／cmのリコー製、導電性トナーＲＩＦ
ＡＸ９０００（商品名）を用いることができる。ここ
で、トナー搬送ローラ６１に導電性トナー９１を供給す
る場合には、トナー搬送ローラ６１を接地し、上記導電
性塗料が塗布されたトナー容器の内壁６５に直流電圧
（以下、トナー電圧という。）を印加し、静電誘導によ
り導電性トナー９１に電荷を注入させる。そして、該電
荷と上記直流電界により生じる静電力により、上記導電
性トナー９１を上記トナー搬送ローラに向けて飛翔させ
る。

【００４２】次に、図５におけるトナー搬送ローラ６１
と導電性トナー９１層表面ｓとの間のギャップ（以下、
トナーギャップという。）を一定に保ち、上記トナー容
器６の内壁６５にトナー電圧を印加したときの、上記ト
ナー搬送ローラ上への導電性トナー９１の付着量（以
下、一次飛翔量という。）とその単位質量当たりの電荷
量を通常電子写真で使用されるブローオフ法（ファラデ
ーケージ）で測定した結果を図６に示す。測定は、上記
トナーギャップを１mmに維持し、上記トナー搬送ローラ
６１を周速５０mmで１回転させ、画像形成の際にトナー
を飛翔させるための上記孔５４から、上記トナー搬送ロ
ーラ６１上の導電性トナー９１を吸引して行った。

【００４３】図６（ａ）に示すように、トナー電圧の正
負にかかわらず、導電性トナー９１の飛翔はトナー電圧
４００Ｖから始まる。このとき、飛翔した導電性トナー
９１が上記トナー搬送ローラ６１上に付着すると、上記
トナー搬送ローラ６１の表面が絶縁体なので上記導電性
トナー９１に逆極性の電荷が注入されず、上記トナー搬
送ローラ６１に直接付着した１層目の導電性トナー９１
が逆飛翔することはない。しかしながら、２層以上積層
されると静電誘導により２層目以上の導電性トナー９１
には逆極性の電荷が注入され、逆飛翔するので、ある程
度の電圧（正の電圧の場合は＋４００Ｖ、負の電圧の場
合は−８００Ｖ）以上の電圧増加に対する飛翔量の増加
の割合は、比較的緩やかになる。

【００４４】また、図６（ｂ）に示すように、単位質量
当たりの帯電量は、トナー電圧に関わらずほぼ一定であ
る。

【００４５】また、上記トナー電圧を２０００Ｖに保
ち、トナーギャップを変えて同様の測定を行った結果を
図７に示す。図７（ａ）に示すように、トナーギャップ
が６mmを超える時には導電性トナー９１は飛翔しない。
また、トナーギャップが６mm以下の時には導電性トナー
９１は飛翔し、トナーギャップの変化によって飛翔量は
１．３〜２．５mg/cm２と変化する。また、図７（ｂ）
に示すように、トナーギャップが６mm以下の範囲では、
単位質量当たりの帯電量はほぼ一定である。トナーの帯
電量がばらつくとそこに作用する静電力が不均一となる
ため、その結果移動速度がばらついて濃度がばらついて
しまう。しかしながら、トナーギャップを６mm以下の範
囲に保てば、帯電量が一定であるため、一定の画像濃度
を得ることができる。

【００４６】次に、トナー電圧を１０００Ｖ、トナーギ
ャップを１．０mmに固定して、トナー搬送ローラ６１の
周速を５０〜３００mm/secに変えて一次飛翔量の測定を
行った結果を図８に示す。速度が約１０倍になっても一
次飛翔量は１０％程度減少するだけである。二次飛翔さ
せて画像形成をするためには、一次飛翔量が１．２mg/c
m２程度あれば十分である。従って、トナーはトナー搬
送ローラ６１に十分に補給されることがわかる。また、
通常高速のプリンタでも記録紙搬送速度は２００mm/sec
程度であり、トナー搬送ローラの周速を該記録紙搬送速
度と等速に設定すれば、トナー補給量不足の問題は全く
ない。

【００４７】以上述べたように、交流電源に比べて安価
な直流電源を用い、トナー層に直流の電界を加えて飛翔
させることにより、コストを低減できる。また、従来ク
ラウド化させたトナー自身の持つ電荷の鏡像力によって
静電吸着させていた方式に比較して十分にトナーを補給
することができる。また、トナーをクラウド状態にする
必要がないので装置を小型化可能であり、コストダウン
も図れる。

【００４８】また、トナーギャップが６mm以下の範囲に
保つことにより、一次飛翔量とその帯電量をほぼ一定に
保つことができるので、常に一定の画質を得ることがで
きる。

【００４９】また、トナー容器内壁６５に直接電圧を印
加することができるので、トナーを飛翔させるための電
界を与える電圧を印加する電極を別に設ける必要がな
く、小型化、コストダウンを図ることができる。

【００５０】また、トナー搬送ローラ６１の表面を絶縁
層で覆うことで、前述の導電率が１０^-4Ｓ／cm程度の比
較的低抵抗のトナーを用いた場合でも、トナー搬送ロー
ラ６１に付着したトナーに逆極性の電荷が注入されて逆
飛翔するのを防止することができる。

【００５１】例えば図１の装置において、トナー搬送ロ
ーラ６１を連続的に回転させながら、トナー電圧を２０
００Ｖ、画像電極に−１８０Ｖ、対向電極４に−４００
Ｖを印加し、トナー搬送ローラ６１とシールド電極５１
を接地して、記録紙１０を通し、そのうえに黒ベタ画像
を形成させて定着した場合、トナーギャップが６mm以下
のトナー飛翔可能範囲では、トナーギャップの大きさが
変化しても一定の画像濃度１．４が得られた。これは一
次飛翔量が１．３〜２．５mg/cm^-2と変化しても、二次
飛翔時のトナーの飛翔量は最大０．８mg/cm^-2と少な
く、一定であるからである。

【００５２】比較例として、トナー搬送ローラ６１のポ
リエステル樹脂層を除いて同様にプリントを行ったとこ
ろ、プリントはできなかった。これは、一次飛翔でトナ
ー搬送ローラ６１に付着したトナーに逆極性の電荷が注
入されて逆飛翔してしまい、トナー搬送ローラ６１上に
残ったトナーがほぼゼロであったためである。

【００５３】ここで、トナー容器６の導電性トナー９１
を消費していく過程で、上記スクリューシャフト６４に
よって移動台６３を持ち上げ、トナーギャップを６mm以
下に保つことにより、一定の画像濃度を得ることができ
る。

【００５４】例えば、上記トナー電圧を８００Ｖ、トナ
ーギャップを１．０mmに設定し、プリント画像面積から
算出されるトナー消費量を補う分スクリューシャフト６
４を回転させて移動台６３を上に押し上げながら、トナ
ー容器６内のトナーがほぼなくなるまでに相当する３７
００枚の連続プリントを行ったところ、画像データから
算出されたトナーの消費量と実際のトナー消費量との食
い違いにより、トナーギャップは０．５mm〜１．５mmの
間で変動したが、作成されたプリントの画像濃度は１．
４±０．１と一定であった。

【００５５】［実施形態２］次に、他の実施形態につい
て説明する。実施形態１では、導電率が１０^-4Ｓ／cmの
導電性トナー９１を用いたが、本実施形態では、導電率
が１０^-11Ｓ／cm〜１０^-5Ｓ／cmであるような中抵抗ト
ナー９２を用いる。そして、該中抵抗トナー９２は、例
えば分子量１万のポリエチレンオキサイド、例えば、住
友精化製、ＰＥＯ−１（商品名）を母体樹脂として、そ
こに顔料を分散し、微粉化後シリカを外添させて形成す
ることができる。このように形成した中抵抗トナー９２
の体積平均粒径は、１３μｍで、導電率は常温常湿時で
約１０^-10Ｓ／cm、高温高湿時で約１０^-9Ｓ／cm、低温
低湿時で約１０^-11Ｓ／cmである。

【００５６】また、本実施形態においては、中抵抗トナ
ーに適したトナー容器として、例えば、図９に示す内部
構造を持つトナー容器６’を採用する。図５と同様の箇
所には同じ符号が付けてある。このトナー容器６’にお
いては、開口率７０％、１００メッシュの金属スクリー
ン６６が、トナー搬送ローラ６１最下部より例えば２mm
下の位置に常時中抵抗トナー層中に埋まるように設けて
ある。また、トナー容器内壁には導電性塗料を塗らなく
てもよい。他の部分については図５のトナー容器６の場
合と同じである。 (以下、余白)

【００５７】図９のトナー容器６’においてトナー搬送
ローラ６１に中抵抗トナー９２を供給する場合には、ト
ナー搬送ローラ６１を接地し、上記金属スクリーン６６
にトナーを飛翔させる電界を与える直流電圧（以下、ト
ナー電圧という。）を印加する。

【００５８】次に、図９におけるトナー搬送ローラ６１
と中抵抗トナー９２層表面ｓとの間隔及び上記トナー搬
送ローラ６１と金属スクリーン６６との間隔を一定に保
ち、上記トナー容器６の内壁６５にトナー電圧を印加し
たときの、上記トナー搬送ローラ上への導電性トナー９
１の付着量（以下、一次飛翔量という。）とその単位質
量当たりの電荷量を実施形態１で測定した場合と同様に
測定した結果を図１０に示す。測定は、上記トナー搬送
ローラ６１と中抵抗トナー９２層表面ｓとの間隔を１mm
に、上記トナー搬送ローラ６１と金属スクリーン６６と
の間隔を２mmに維持し、上記トナー搬送ローラ６１を周
速５０mmで１回転させ、画像形成の際にトナーを飛翔さ
せるための上記孔５４から、上記トナー搬送ローラ６１
上の中抵抗トナー９２を吸引して行った。

【００５９】図１０（ａ）に示すように、トナー電圧の
正負に関わらず、中抵抗トナー９２の飛翔はトナー電圧
４００Ｖ弱から始まる。本実施形態においては、中抵抗
トナー９２を用いているので、トナー搬送ローラ６１に
付着した１層目の中抵抗トナーに逆極性の電荷が注入さ
れにくい。これにより、上記中抵抗トナー９２が逆飛翔
することがない。しかも、この場合にも上記トナー搬送
ローラ６１表面が絶縁体であることが、トナー搬送ロー
ラ６１に直接付着した１層目の中抵抗トナー９２の逆飛
翔の防止に寄与している。また、２層目以上積層された
中抵抗トナー９２にも逆極性の電荷が注入されにくく、
該中抵抗トナー９２が逆極性に帯電する前に周速５０mm
/secで回転するトナー搬送ローラ６１が、一次飛翔に必
要な電界が加わる領域を出てしまう。従って２層以降の
中抵抗トナー９２も逆飛翔することがないので、トナー
電圧に比例して飛翔量が増加することとなる。

【００６０】また、図１０（ｂ）に示すように、単位質
量当たりの帯電量は、トナー電圧が高いほど小さくなる
傾向がある。これは、図１１を用いて説明できる。すな
わち、中抵抗トナー９２層を形成している中抵抗トナー
９２には、下向きに重力と中抵抗トナー９２間の付着力
が作用しており、中抵抗トナー９２周囲の電界と中抵抗
トナー９２に注入される電荷により作用する静電力が上
記重力と付着力との和を上回るとすぐに飛翔を始める。
ここで上記重力と付着力との和は一定であり、従って上
記静電力も一定であるので、トナー電圧が高くなり、上
記電界が強くなると前記中抵抗トナー９２に注入される
電荷量は小さくなると考えられる。なお、図１０（ｂ）
においては、−８００Ｖ近傍で帯電量が比較的一定であ
る。これは、トナー電圧を多少変化させて電界強度が多
少変化しても、帯電量が比較的一定となることを示して
いる。従って、トナー電圧を−８００Ｖに設定したとき
には上記トナー搬送ローラ６１と金属スクリーン６６の
間隔が多少ずれても帯電量が一定となることが予想され
る。

【００６１】ここで、図１のカラープリンタのトナー容
器として上記トナー容器６’を用い、上記トナー搬送ロ
ーラ６１とシールド電極５１を接地し、上記トナー電圧
として−８００Ｖ，上記対向電極４に４００Ｖを印加し
て、上記トナー搬送ローラ６１を連続的に回転させなが
ら、画像電極に記録時には１８０Ｖ、非記録時に１２０
Ｖの電圧をそれぞれ１０msec間印加して、３７００枚の
連続プリントを行い、定着後その光学濃度を測定した。
この間１００枚毎にスクリューシャフト６４を回転させ
て、移動台６３を押し上げ、トナーギャップを１．０mm
に保つようにした。この結果、前記トナーギャップは１
±０．５mmの範囲で変動したものの、画像濃度は１．４
±０．１と一定であった。

【００６２】また、上記カラープリンタと上記中抵抗ト
ナー９２を３０°Ｃ、９０％ＲＨの高温高湿環境に半日
放置した後、同様に連続プリンタを行った。この結果、
常温常湿の場合と比較して一次飛翔量が多少増加した
が、二次飛翔量は変わらず、常温常湿の場合とほぼ同じ
安定した画像濃度が得られた。

【００６３】また、上記カラープリンタと上記中抵抗ト
ナー９２を１０°Ｃ、２０％ＲＨの低温低湿環境に半日
放置した後、同様に連続プリンタを行った。この結果、
常温常湿の場合と比較して一次飛翔量が多少減少した
が、二次飛翔量は変わらず、常温常湿の場合とほぼ同じ
安定した画像濃度が得られた。

【００６４】また、比較例として、中抵抗トナー９２の
代わりに、実施形態１で用いた導電率が常温常湿で約１
０^-4Ｓ／cmの導電性トナー９１であるリコー製、ＲＩＦ
ＡＸ９０００を用い、上記カラープリンタと上記導電性
トナー９１を３０°Ｃ、９０％ＲＨの高温高湿環境に半
日放置した後、同様に連続プリンタを行ったところ、画
像濃度が約０．８と大幅に低下した。これは、上述のよ
うに一次飛翔時に２層目以上のトナーが逆飛翔するため
飛翔量が低下するということと、二次飛翔時に抵抗の下
がった紙からの逆極性電荷の注入で逆飛翔が起こるとい
うこととの相乗効果により画像濃度が低下したと考えら
れる。

【００６５】また、比較例として、中抵抗トナー９２の
代わりに導電率が常温常湿で約１０^-13Ｓ／cmのカラー
トナーであるリコー製、リコーカラーＰＰＣトナー、タ
イプＦ（商品名）を用いて同様にプリントを行ったとこ
ろ、ほとんどプリントできなかった。これは、トナー容
器内のトナー層の最上層のトナーに電荷注入が行われて
飛翔した後、次の層が飛翔するに足りるほどの電荷が注
入されるまでに時間がかかりすぎ、その間に回転しなが
ら二次飛翔のためのトナーを供給しているトナー搬送ロ
ーラ６１上にトナー層がなくなるからである。

【００６６】以上述べたように、中抵抗トナー９２を用
いることによって、導電率が高い導電性トナー９１の場
合と異なり、上記トナー搬送ローラ６１上に付着したト
ナーが逆飛翔することがないので、充分なトナー補給量
を得ることができ、更に記録紙１０に付着後にも逆飛翔
しにくいので、安定した画像濃度が得られる。また、導
電率が低い導電性トナーの場合と異なり、記録紙１０の
通常の搬送速度、例えば５０mm／secでは、トナー搬送
ローラ６１上のトナー層が途切れることなく、二次飛翔
に必要なトナーを安定して十分に供給することができる
ので、十分な画質を得ることができる。

【００６７】また、上記トナー搬送ローラ６１と中抵抗
トナー９２層表面との間隔を０．４mm、トナー搬送ロー
ラ６１３と金属スクリーン６６との間隔を０．９mmに縮
め、トナー電圧を−４００Ｖにして同様に連続プリント
を行ったところ、ほぼ一定濃度のプリントは得られたも
のの、ときどき部分的に濃度が低下したり、プリントさ
れない部分があったりした。これは、中抵抗トナー９２
を消費する過程で中抵抗トナー９２層表面に凹凸が生
じ、上記スクリューシャフト６４で移動台６３を持ち上
げた時に上記中抵抗トナー９２層表面が上記トナー搬送
ローラ６１に接触し、トナー搬送ローラ６１上のトナー
の一部がはぎ取られてしまったせいだと考えられる。こ
れを防ぐためには中抵抗トナー層表面を完全に平らにし
て機械的に高精度で接近させればよいが、実際上は非常
に困難で、コストも高くなる。

【００６８】また、上記トナー搬送ローラ６１と中抵抗
トナー９２層表面との間隔を１．０mmに、トナー搬送ロ
ーラ６１と金属スクリーン６６との間隔を４mmに広げて
同様にプリントを行ったところ、特に問題は起こらなか
ったが、上記トナー搬送ローラ６１と金属スクリーン６
６との間隔を５mmに広げて同様にプリントを行ったとこ
ろ、特に高温高湿環境下では、金属スクリーン６６とト
ナー搬送ローラ６１間でところどころで火花放電や沿面
放電が発生してトナー層に電界が加わらない場合があ
り、トナーの一次飛翔が起こらず画像の黒ベタ部にプリ
ントがされないいわゆる白抜けが発生した。

【００６９】また、上記金属スクリーン６６を取り除
き、トナー容器６’の内壁に導電性塗料を塗布し、そこ
に−８００Ｖから−１６００Ｖまでの電圧を印加して同
様にプリントを行ったところ、画像濃度は前記電圧が−
１６００Ｖの時でも約０．８しか得られなかった。これ
は、トナー容器の内壁とトナー搬送ローラ６１の間隔が
広いため、中抵抗トナー９２層に充分な電界が与えられ
ないため、一次飛翔によってトナー搬送ローラ６１に充
分にトナーを補給することができないからである。トナ
ーを補給するために充分な電界を与えるためには、上記
電圧を高くすればよいが、充分な画像濃度を得るために
は電圧をかなり高くする必要があり、コストも高くな
り、放電の危険性も増えてしまう。

【００７０】以上述べた様に、中抵抗トナー９２を用い
る場合には、トナー容器６’においてトナー搬送ローラ
６１の最下部より所定の距離だけ離間して金属スクリー
ン６６を設ける。そして、上記所定の距離は、画像形成
時に導電性トナー９１が消費された部分と消費されなか
った部分とで上記導電性トナー層表面に凹凸が生じ、上
記導電性網と上記トナー担持体間の距離を一定に保つ際
に該トナー層表面の凸部が上記トナー担持体に触れない
程度の距離であり、かつ、上記導電性網上方の導電性ト
ナーを上記トナー担持体に向けて画像形成に十分な量だ
け飛翔させるために必要な上記導電性網に印加する電圧
により該導電性網と上記トナー担持体間で放電が起きな
い程度の距離、例えば１．０mm〜４．０mmに設定する。
これにより、放電が起きない程度の低電圧で中抵抗トナ
ー９２を飛翔させることができ、高画質の画像が安定し
て得られる。

【００７１】［実施形態３］次に、更に他の実施形態に
ついて説明する。本実施形態においては、実施形態１や
実施形態２で画像形成に用いるトナーとして、正又は負
のみに帯電する整流性トナーを用いる。

【００７２】上記整流性トナー９０としては、例えば、
スチレンとアクリル系モノマーと下式で表される陽イオ
ン性ポリマーの強重合体を母体樹脂とし、その中に色材
を分散し、通常の粉砕法で形成した後その表面にシリカ
をまぶしたものを用いることができる。

【化１】

【００７３】次に、上記方法で形成した整流性トナー９
０の特性について測定した結果について述べる。測定
は、図１２（ａ）に示すような、トナー担持体６ａ上に
設けた直径１０mm、深さ１mmの凹部に整流性トナー９０
がセットされ、上記トナー担持体６ａの上方に、上記整
流性トナー９０層表面と１mmの間隔をおいて対向電極４
が設置されている装置を用いて行った。

【００７４】まず、トナー担持体６ａを接地し、上記対
向電極４に所定の電圧を１０秒間印加し、その後、対向
電極上の絶縁フィルムに飛翔して付着したトナーの質量
（以下、トナー飛翔量という。）を、通常の電子写真の
トナーを測定するのと同一の装置で測定した。比較のた
めに、導電性トナー９１であるリコー製、導電性トナー
ＲＩＦＡＸ９０００（商品名）でも同じ測定を行った。
なお、導電性トナー９１を用いる場合に図１２（ａ）の
装置を用いると、飛翔して対向電極に付着したトナーに
逆極性の電荷が注入されて逆飛翔してしまう。そこで、
導電性トナー９１を用いて測定する場合には、図１２
（ｂ）に示すようにトナー担持体６ａの上方に、該トナ
ー担持体側表面に絶縁フィルム４１が接着された対向電
極４がトナー層表面と１mmの間隔をおいて設置されてい
る装置を用いて行った。その結果を図１３に示す。この
結果からもわかるように、導電性トナー９１は正負どち
らの電圧が印加されても飛翔するが、上記整流性トナー
９０は、正電圧ではたとえ２０００Ｖでも全く飛翔せ
ず、負電圧が印加されたときのみ飛翔した。次に、対向
電極４を接地し、トナー担持体６ａに電圧を印加して同
様にトナー飛翔量の測定を行った。この場合には、整流
性トナーは負電圧では例え−２０００Ｖでも飛翔せず、
正電圧が印加されたときのみ飛翔した。

【００７５】以上結果から、整流性トナー９０は電荷注
入により低抵抗の導電性トナー並に正には容易に帯電す
るが、絶縁性トナー並に負には帯電しない。このこと
は、強い整流性を有していることを示す。この理由は、
上記の化学構造式において正イオンが主鎖に強固に捕ら
えられていて移動できないのに、負イオンはフリーで容
易に移動できるので、上記対向電極４に負の電圧を印加
して電界を与えた場合には、負イオンのみが移動して上
記トナーから流出し、残された正イオンで正に帯電する
が、逆電界を与えた場合には電子がトナー中に入れず、
負に帯電しないためであると考えられる。

【００７６】このように、本実施形態において用いる整
流性トナー９０は上記電圧により与えられる電界範囲で
正には容易に帯電するが負には帯電しないという性質を
有する。従って、トナー容器中のトナー層から整流性ト
ナー９０が飛翔してトナー搬送ローラ６１表面に付着
後、該トナー搬送ローラ６１表面が絶縁体で構成されて
いない場合でも、整流性トナー９０に負電荷は注入され
ず、負に帯電することがない。さらに、トナー搬送ロー
ラ６１表面に付着した２層目以上のトナーも負に帯電す
ることがない。よって、トナー担持体に付着した整流性
トナーが逆方向に飛翔することはないので、トナー搬送
ローラ６１表面に十分にトナーを補給することができ
る。

【００７７】また、本実施形態では、実施形態２で用い
た図９に示す内部構造を持つトナー容器６’からブレー
ド６２のみを取り外したトナー容器６’を採用する。ト
ナー搬送ローラ６１のクリーニングについては後述す
る。上記トナー容器６’においてトナー搬送ローラ６１
に整流性トナー９０を供給する場合には、上記実施形態
２の場合と同様に、トナー搬送ローラ６１を接地し、上
記金属スクリーン６６にトナーを飛翔させる電界を与え
る直流電圧（以下、トナー電圧という。）を印加する。
なお、整流性トナーの体積抵抗率が、例えば１０^-6Ωcm
以下程度で十分小さければ、実施形態１で用いたトナー
容器６からブレード６２のみを取り外したトナー容器６
を用い、該トナー容器６のトナー容器内壁に電圧を与え
て飛翔させるようにしてもよい。

【００７８】トナー搬送ローラ６１のクリーニングにお
いて、ブレードを用いたクリーニングでは、トナー搬送
ローラ６１の表面が硬いブレードで削れたり、又は軟ら
かいブレードの表面が欠けたりしてその破片がトナーに
紛れ込んで異常画像が発生してしまうことがある。ま
た、ブレードの表面が欠けた場合には、上記トナー搬送
ローラのクリーニング不良のために異常画像が発生して
しまうこともある。また、上記トナー搬送ローラ６１の
表面がトナーフィルミングされて表面とトナー間の付着
力が大きくなり、二次飛翔しにくくなって画像濃度が低
下してしまうこともある。また、トナーに働くファンデ
ルワールス力は該トナーの粒径に比例し、静電力は該ト
ナーの電荷量に比例する。そして、電荷量はトナーの表
面積に比例、すなわち粒径の二乗に比例する。このた
め、例えば粒径が半分になるとファンデルワールス力は
半分になるが静電力は１／４になるので、粒径が細かい
トナーほど飛翔しにくくなる。そして、このように飛翔
しにくい粒径の細かいトナーがブレードをくぐり抜けて
トナー搬送部材上に堆積し、二次飛翔しにくくなって画
像濃度が低下する場合もある。さらに、ブレードがトナ
ー搬送ローラとの摩擦により摩耗するので交換が必要で
ある。そこで、本実施形態では、ブレードを用いずに、
上記トナー容器６’内のトナーをトナー搬送ローラ６１
に向けて飛翔させる際に発生させる電界と逆方向の電界
を上記トナーの飛翔の後又は前に印加することにより、
トナー搬送ローラ６１のクリーニングを行う。ここで、
クリーニング時に上記逆方向の電界を印加する際に、ト
ナー担持体としてのトナー搬送ローラ６１と、該トナー
搬送ローラ６１上のトナーに電界を与えて該トナーの飛
翔を制御するための制御電極５のうち上記トナー搬送ロ
ーラ６１に近い側の電極、すなわち図２の例の場合シー
ルド電極５３との電位差は上記トナー搬送ローラ６１と
該シールド電極５３との間でリークが起きない程度の電
位差に保つのが望ましい。具体的には、画像形成を行う
前後、例えば、画像形成を行う紙の後端が記録部を通過
した後で次の紙の先端が記録部に達するよりも前に、上
記トナー搬送ローラを接地した状態で上記金属スクリー
ン６６に上記トナー電圧と逆極性の電圧を印加する。こ
れにより、トナー搬送ローラに残留したトナーは上記移
動台６３上のトナー層表面に向かって逆飛翔し、上記ト
ナー搬送ローラ表面がクリーニングされることとなる。
そして、例えばブレードのように、トナー搬送ローラ表
面に接触してクリーニングする場合と異なり、上記異常
画像や画像濃度が低下することがない。また、トナー搬
送ローラ６１が接地状態であるので、該トナー搬送ロー
ラ６１と上記シールド電極との間に強い電界が与えられ
ることがなく、上記トナー搬送ローラ６１とシールド電
極間のリークを防止することもできる。

【００７９】ここで、図１のカラープリンタにおいて、
トナー搬送ローラ６１とトナー層表面とのギャップ（以
下、トナーギャップという）を１．０mmに設定し、トナ
ー搬送ローラ６１と金属スクリーン６６とのギャップを
２．０mmに固定した。そして、トナー容器として上記ト
ナー容器６’を用いて、Ａ４サイズの紙に規定の画像パ
ターンを１分間に１０枚の割合で上記トナー容器６’中
のトナーがほぼなくなるまで約４０００枚の連続プリン
トを行った。この間、トナーギャップが１．５mm以上に
なったときにはスクリューシャフト６４を回転させて、
移動台６３を１mm押し上げ、トナーギャップを１mm±
０．５mmに保つようにした。また、上記プリントは、上
記トナー搬送ローラ６１とシールド電極５１を接地し、
上記金属スクリーン６６に＋１２００Ｖ，上記対向電極
４に−４００Ｖを印加して、上記トナー搬送ローラ６１
を連続的に回転させながら、画像電極には記録時に−１
８０Ｖ、非記録時に−１２０Ｖの電圧を、シールド兼分
割駆動電極には選択時に０Ｖ、非選択時に２０Ｖの電圧
を、タイミングを取って印加して行った。また、上記画
像形成をする紙間で、０．５sec間ずつ上記金属スクリ
ーンに−１２００Ｖを印加した。この紙間における上記
金属スクリーンへの電圧印加により、トナー搬送ローラ
６１に残留していたトナーがほぼ１００％移動台６３上
のトナー層表面に逆飛翔して上記トナー搬送ローラがク
リーニングされた。この結果、画像濃度は１．４と一定
で、高画像濃度のプリントを得ることができた。

【００８０】比較例として、トナー容器６’にブレード
６２を取り付けて、トナー搬送ローラ６１のクリーニン
グを上記ブレード６２により行いながら同様にプリント
を行ったところ、スタート時の画像濃度は１．４で良好
なプリントが得られたが、だんだん画像濃度が低下し、
途中からベタ画像中の白スジや、地肌部分の小さな黒い
斑点といった異常画像が発生した。このような画像濃度
の低下あるいは異常画像は、実施形態１や実施形態２の
導電性トナー９１、中抵抗トナー９２を用いた場合にも
起こりうるものである。上記画像濃度の低下は、上述の
ように、飛翔しにくい小粒径トナーがクリーニングブレ
ードをくぐり抜けてトナー搬送ローラ６１表面に蓄積し
たため発生したものである。また、上記白スジは、ブレ
ードの一部分が欠けて、トナー搬送ローラ上の一部分が
クリーニングされずに飛翔しにくいトナーが蓄積したた
め発生したものである。また、上記黒斑点は、欠けたブ
レードの切片や、ブレードで削られたトナー搬送ローラ
３のコート層（ポリエステル）の切片が、摩擦帯電して
飛翔したものと考えられる。（以下、余白）

【００８１】次に、上述の整流性トナー２０の形成方法
において、表面にまぶすシリカの量を１ｗｔ％に増加し
て、整流性トナー２０に比して体積抵抗率が小さい整流
性トナー２０’を形成した。そして、整流性トナー２０
の場合と同様に図１２の装置を用いて整流性トナー２
０’の整流性を測定した。この結果、整流性トナー２０
に比較して整流性が弱まり、＋２０００Ｖの電圧を印加
すると、−２０００Ｖの電圧を印加したときに飛翔する
トナー飛翔量の１／４の量のトナーが飛翔した。ここ
で、上記トナー容器６’に代えて、トナー容器６のブレ
ードを取り外したものを用い、画像形成時には＋２ｋ
Ｖ、紙間における、トナー搬送ローラ６１のクリーニン
グ時には−２ｋＶをトナー容器６の内壁に印加し、同様
にプリントを行ったところ、高画像濃度のプリントが得
られ、トナー搬送ローラ６１上のクリーニングも良好に
できた。これは、上記画像形成及びクリーニング時にト
ナー容器の内壁に印加する電圧によりトナーに与えられ
る電界の範囲で、上記整流性トナー２０’が整流性を示
すことによる。

【００８２】比較例として、上記整流性トナーに代えて
リコー製、導電性トナーＲＩＦＡＸ９０００（商品名）
を使用し、同様にプリントを行ったところ、トナー搬送
ローラ６１のクリーニング時に印加する電圧によりトナ
ー搬送ローラ上に残留したトナーが移動台上のトナー層
表面に向けて逆飛翔すると同時に移動台上のトナーがト
ナー搬送ローラに向けて飛翔し、トナー搬送ローラ表面
をクリーニングすることはできなかった。また、上記ク
リーニング時に移動台上のトナー層表面からトナー搬送
ローラに向けて飛翔したトナーは負に帯電しているた
め、紙の先端部でトナーの塊による異常画像が発生し
た。この異常画像は画像形成のために飛翔する正に帯電
したトナーに上記負に帯電したトナーが付着してトナー
の塊となって飛翔し、該トナーの塊が紙に付着するとき
に上記負に帯電したトナーのみが周りに散ってしまうた
めに起きるものである。

【００８３】また、上記整流性トナーに代えて実施形態
２で用いた中抵抗トナー９２を使用し、プリント条件も
それに合わせて変更、具体的にはプリント速度を１／１
０に減速して同様にプリントを行ったところ、導電性ト
ナー９１を用いた場合と同様にクリーニング中にトナー
搬送ローラから移動台上のトナー層に向けて逆飛翔する
トナーと移動台上のトナー層表面からトナー搬送ローラ
に向けて飛翔するトナーとが生じ、トナー搬送ローラを
クリーニングすることはできなかった。また、導電性ト
ナー９１を用いた場合と同様に紙の先端部でトナーの塊
による異常画像が発生した。

【００８４】なお、本粉体画像記録方法で用いる電圧に
より与えられる電界の範囲内で整流性を示す整流性トナ
ーを用いれば、記録紙１０の抵抗が低い場合でも、記録
紙１０に付着した整流性トナーに所望の極性と逆極性の
電荷が注入されず、所望の極性と逆極性に帯電して逆飛
翔することがない。このため、例えば高温高湿環境下で
も充分な画像濃度が得られる。また、トナーを積層した
場合にも、静電誘導により２層目以降のトナーが所望の
極性と逆極性に帯電して逆飛翔することもないので、異
色トナーを積層して良好なフルカラープリントを得るこ
ともできる。また、トナーが一方向にしか飛翔しないよ
うな電界を与えれば、トナーが所望の極性と逆極性に帯
電して逆飛翔することがないので、記録部材に向かって
飛翔するトナーと逆飛翔するトナーが弾性衝突を起こし
て記録部材上の目的の画像の周りに散らばってトナーが
付着することがない。よって、画像と非画像の境界が明
確なシャープな画像を得ることができる。

【００８５】また、上記実施形態３では、正のみに帯電
し得るトナーの一例についてのみ述べたが、粉体記録装
置に用いられる電圧の範囲内で与えられうる電界によ
り、正又は負のみに帯電しうる整流性トナーであれば、
同様の効果を得ることができる。

【００８６】

【発明の効果】請求項１乃至１０の発明によれば、上記
トナー容器に収容された導電性トナーの少なくとも一部
に直流電界を与え、特定の極性に帯電させて静電力によ
って飛翔させ、トナー担持体に付着させる。ここで、直
流電源は交流電源に比べて安価であるのでコストダウン
が図れるという優れた効果がある。また、逆飛翔しにく
いトナーを用いたり、トナー担持体の表面を絶縁体で形
成したりすれば、従来クラウド化させたトナー自身の持
つ電荷の鏡像力によって静電吸着させていた方式に比較
して、充分にトナーを補給することができて高速化が実
現できるという優れた効果がある。

【００８７】また、請求項２の発明によれば、上記トナ
ー容器の上記導電性の材料で構成した部分に、上記導電
性トナーに与える電界を生じさせる電圧を印加すること
ができるので、電極を別に設ける必要がなく、小型化、
コストダウンを図ることができるという優れた効果があ
る。

【００８８】また、請求項３の発明によれば、上記トナ
ー担持体に付着した導電性トナーに逆極性の電荷が注入
されて逆飛翔することがないので、トナー担持体に充分
にトナーを補給することができるという優れた効果があ
る。また、トナーをクラウド状態にする必要がないの
で、クラウド化のための空間が不要であり、装置の小型
化が可能であり、コストダウンも図れるという優れた効
果がある。

【００８９】また、請求項４の発明によれば、導電率が
高すぎて、導電性トナーがトナー担持体に付着した直後
に上記導電性トナーに逆電荷が注入されて逆飛翔するこ
とがないので、充分なトナー補給量を得ることができ、
更に記録部材に付着後にも逆飛翔しにくいので、安定し
た画像濃度が得られるという優れた効果がある。また、
導電率が低すぎて、導電性トナーに電荷が注入されず、
電界を与えてもトナー担持体に向けてなかなか飛翔しな
いということがないので、記録部材の通常の搬送速度で
は充分な画質を得ることができるという優れた効果があ
る。

【００９０】また、請求項５の発明によれば、上記トナ
ー容器中における導電性トナー層中に上記トナー担持体
から所定の距離だけ離間して埋設した導電性網に上記導
電性トナーを飛翔させるために与える電界を生じさせる
電圧を印加することができる。また、上述のように上記
所定の距離を設定しているので、画像形成時に導電性ト
ナーが消費された部分と消費されなかった部分とで上記
導電性トナー層表面に凹凸が生じ、上記導電性網と上記
トナー担持体間の距離を一定に保つ際に該トナー層表面
の凸部が上記トナー担持体に触れることがなく、上記導
電性網上方の導電性トナーを上記トナー担持体に向けて
画像形成に十分な量だけ飛翔させるために必要な上記導
電性網に印加する電圧により該導電性網と上記トナー担
持体間で放電が起きることもない。これにより、導電性
網に印加する電圧を放電が起きない程度に低くすること
ができ、消費電力を小さくしてコストダウンが図れると
共に、高画質の画像が安定して得られるという優れた効
果がある。

【００９１】また、請求項６の発明によれば、上記トナ
ー容器に収容された導電性トナー全体を移動させる移動
手段により、上記トナー担持体と上記導電性トナー表面
との距離を一定の範囲に保つので、簡単な機構で上記距
離を一定の範囲に保つことができ、一定の画質を得るこ
とができるという優れた効果がある。

【００９２】また、請求項７の発明によれば、使用する
整流性トナーが、本粉体画像記録方法で用いる電圧によ
って与えられる電界の範囲内で正又は負のどちらか一方
にしか帯電しないという特性を有する。よって、トナー
担持体表面が絶縁性の材料で構成されていない場合で
も、上記トナー担持体表面に付着したトナーに逆極性の
電荷が注入されて該トナーが所望の極性と逆極性に帯電
することがない。従って該トナーが逆飛翔せず、トナー
担持体に十分なトナーを補給することができるという優
れた効果がある。また、トナー担持体表面に付着した２
層目以上のトナーが所望の極性と逆極性に帯電して逆飛
翔することもないので、さらに十分にトナーを補給する
ことができる。

【００９３】また、請求項８の発明によれば、上記トナ
ー容器に収容された整流性トナーの少なくとも一部に上
記トナー担持体への飛翔を行わせるよりも前又は後の少
なくとも一方で、上記直流電界と逆方向の電界を印加し
て、上記トナー担持体上のトナーを上記トナー容器に向
けて逆飛翔させるので、クリーニング部材を新たに追加
する必要がなくコストの低減を実現できるという優れた
効果がある。また、上記クリーニング部材として例えば
ブレードを用いた場合とは異なり、トナー担持体の表面
が硬いブレードで削れたり、又は軟らかいブレードの表
面が欠けたりしてその破片がトナーに紛れ込んで異常画
像が発生してしまったり、上記トナー担持体のクリーニ
ング不良のために異常画像が発生してしまったりするこ
ともないという優れた効果がある。また、上記トナー搬
送ローラ６１の表面がトナーフィルミングされて表面と
トナー間の付着力が大きくなり、トナー担持体上のトナ
ーが記録部材に向けて飛翔しにくくなって画像濃度が低
下してしまうこともないという優れた効果がある。ま
た、粒径の細かいトナーがブレードをくぐり抜けてトナ
ー搬送部材上に堆積し、トナー担持体上のトナーが記録
部材に向けて飛翔しにくくなって画像濃度が低下するこ
ともないという優れた効果がある。さらに、ブレードの
交換も不要であるので、コストの低減が実現できると共
にメンテナンス性も向上するという優れた効果がある。

【００９４】特に、請求項９の発明によれば、上記トナ
ー飛翔制御部材と上記トナー担持体との電位差を、該ト
ナー飛翔制御部材と該トナー担持体との間でリークが起
きない程度の電位差に保った状態で上記直流電界と逆方
向の電界を上記トナー担持体と上記トナー容器に収容さ
れたトナーとの間に与えるので、上記トナー飛翔制御部
材と上記トナー担持体との間でリークが起きることがな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るカラープリンタの概略構成を示
す正面図。

【図２】同プリンタの１色の記録部の説明図。

【図３】同プリンタの１色の制御電極列の平面図。

【図４】同プリンタの４色の制御電極列の平面図。

【図５】同プリンタのトナー容器の説明図。

【図６】（ａ）図５のトナー容器で測定した、一次飛翔
量のトナー電圧依存性。（ｂ）図５のトナー容器で測定した、一次飛翔したトナ
ーの単位質量当たりの帯電量のトナー電圧依存性。

【図７】（ａ）図５のトナー容器で測定した、一次飛翔
量のトナーギャップ依存性。（ｂ）図５のトナー容器で測定した、一次飛翔したトナ
ーの単位質量当たりの帯電量のトナーギャップ依存性。

【図８】図５のトナー容器で測定した、一次飛翔量のト
ナー担持体周速依存性。

【図９】他の実施形態にかかるカラープリンタのトナー
容器の説明図。

【図１０】（ａ）図１０のトナー容器で測定した、一次
飛翔量のトナーギャップ依存性。（ｂ）図１０のトナー容器で測定した、一次飛翔したト
ナーの単位質量当たりの帯電量のトナーギャップ依存
性。

【図１１】トナーの飛翔機構の説明図。

【図１２】（ａ）は、整流性トナーの特性の測定装置の
説明図。（ｂ）は、導電性トナーの特性の測定装置の説
明図。

【図１３】図１２の装置で測定した、トナー飛翔量の対
向電極への印加電圧依存性を示す説明図。

【図１４】従来用いられていた非磁性トナーを用いた粉
体画像記録装置の原理説明図。

【符号の説明】

１給紙カセット１０記録紙２呼び出しローラ３１、３２ベルト支持ローラ４対向電極５制御電極５１画像電極５２ポリイミドフィルム５３シールド電極５３１〜５３８シールド電極５４孔６トナー容器６ａトナー担持体６１トナー搬送ローラ６２ブレード６３移動台６４スクリューシャフト６５トナー容器内壁６６金属スクリーン７熱ローラ８加圧ローラ９０整流性トナー９１導電性トナー９２中抵抗トナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性トナーを収容するトナー容器に収容
された前記導電性トナーを飛翔させて上記トナー容器に
対向するトナー担持体に付着させることで該トナー担持
体に上記導電性トナーを担持させ、該トナー担持体に担
持させた上記導電性トナーを選択的に飛翔させて、上記
トナー担持体と該トナー担持体に対向する対向電極との
間にある記録部材上に付着させることで画像を形成する
粉体画像記録方法において、上記トナー容器に収容された導電性トナーの少なくとも
一部に直流電界を与えることにより、該一部に上記トナ
ー担持体への飛翔を行わせることを特徴とする粉体画像
記録方法。
【請求項２】請求項１の粉体画像記録方法において、上記トナー容器の上記導電性トナーに接する少なくとも
一部分を導電性の材料で構成することを特徴とする粉体
画像記録方法。
【請求項３】請求項１又は２の粉体画像記録方法におい
て、上記トナー担持体の少なくとも表面を絶縁性の材料で構
成することを特徴とする粉体画像記録方法。
【請求項４】請求項１の粉体画像記録方法において、上記導電性トナーの導電率が１０^-11Ｓ／cm〜１０^-5Ｓ
／cmであることを特徴とする粉体画像記録方法。
【請求項５】請求項１、２、３、又は４の粉体画像記録
方法において、導電性網を、上記トナー容器中における導電性トナー層
中に上記トナー担持体から所定の距離だけ離間して埋設
し、上記所定の距離を、画像形成時に導電性トナーが消
費された部分と消費されなかった部分とで上記導電性ト
ナー層表面に凹凸が生じ、上記導電性網と上記トナー担
持体間の距離を一定に保つ際に該トナー層表面の凸部が
上記トナー担持体に触れない程度の距離であり、かつ、
上記導電性網上方の導電性トナーを上記トナー担持体に
向けて画像形成に十分な量だけ飛翔させるために必要な
上記導電性網に印加する電圧により該導電性網と上記ト
ナー担持体間で放電が起きない程度の距離に設定したこ
とを特徴とする粉体画像記録方法。
【請求項６】請求項１、２、３、４又は５の粉体画像記
録方法において、上記トナー容器に収容された導電性トナー全体を上記ト
ナー担持体に接近させる方向に移動させる移動手段を設
け、該移動手段により上記トナー担持体と上記導電性ト
ナー表面との距離を一定の範囲に保つように制御するこ
とを特徴とする粉体画像記録方法。
【請求項７】請求項１、２、３、４、５、又は６の粉体
画像記録方法において、上記導電性トナーとして本粉体画像記録方法で用いる上
記直流電界の電界強度の範囲内で整流性を示す整流性ト
ナーを用いたことを特徴とする粉体画像記録方法。
【請求項８】請求項７の粉体画像記録方法において、上記トナー容器に収容された整流性トナーの少なくとも
一部に直流電界を与えることにより該一部に上記トナー
担持体への飛翔を行わせるよりも、前又は後の少なくと
も一方で、上記直流電界と逆方向の電界を印加して、上
記トナー担持体上のトナーを上記トナー容器に向けて逆
飛翔させることを特徴とする粉体画像記録方法。
【請求項９】請求項８の粉体画像記録方法において、上記トナー担持体に担持させた上記整流性トナーを選択
的に飛翔させる手段が、上記トナー担持体と対向電極と
の間に配設された、互いに独立あるいは一連の，複数の
微小開口部と、画像信号に応じて電圧が印加され、各微
小開口部のトナー通過を制御する複数の制御電極部とを
備えたトナー飛翔制御部材を用いるものであり、上記ト
ナー担持体上のトナーを上記トナー容器に向けて逆飛翔
させるときに上記トナー飛翔制御部材と上記トナー担持
体との電位差を、該トナー飛翔制御部材と該トナー担持
体との間でリークが起きない程度の電位差に保った状態
で上記直流電界と逆方向の電界を上記トナー担持体と上
記トナー容器に収容されたトナーとの間に与えることを
特徴とする粉体画像記録方法。
【請求項１０】導電性トナーを収容するトナー容器に収
容された前記導電性トナーを飛翔させて上記トナー容器
に対向するトナー担持体に付着させることで該トナー担
持体に上記導電性トナーを担持させ、該トナー担持体に
担持させた上記導電性トナーを選択的に飛翔させて、上
記トナー担持体と該トナー担持体に対向する対向電極と
の間にある記録部材上に付着させることで画像を形成す
る粉体画像記録装置において、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、又は９の粉体
画像記録方法を用いて画像を形成することを特徴とする
粉体画像記録装置。