JPH1191157A

JPH1191157A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH1191157A
Application number: JP27661597A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Moriya; 祐一守屋
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 1999-04-06

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】トナー担持体上のトナーを画像パターンに応
じて背面電極に飛翔させ、その後記録媒体に転写させる
ことによって、環境条件による画像の変動を防止し、制
御電極を現像方向に対して複数列設置した場合でも、電
極間に画質の差が生じず、良好な画質を得る。【解決手段】トナー担持体１上に規制部材２によって
トナーの薄層を形成し、該トナー担持体とそれに対向し
て設けられた誘電体からなる背面電極４ｃとの間に直流
電界を形成し、該トナー担持体と背面電極との間にトナ
ー担持体上のトナーを画像パターンに応じて背面電極に
飛翔させた後、背面電極上の画像を記録媒体に転写し、
熱及び／又は圧力によって定着して記録画像を得ること
を特徴とする画像形成方法であって、トナーが飛翔する
近傍においてトナー担持体、制御電極６及び背面電極を
概ね平行に設置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流電界によってトナ
ーを背面電極に飛翔させ、背面電極上のトナーを記録媒
体に転写した後、定着することにより画像を形成する画
像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来利用されている電子写真法では、光
導電性を有する感光体に一様に電荷を保持させ、画像部
（あるいは非画像部）を露光して潜像を形成し、その潜
像を現像手段で現像し、それを転写記録媒体に転写し、
定着手段で定着して画像を得ている。このように画像を
得るまでの工程数が多いため、それに伴って部品数も多
くなり、装置が複雑化・大型化するという問題があっ
た。

【０００３】それに対し、スウェーデン特許第８７０４
８８３号に代表されるように、トナー担持体とそれに対
向して設けられた背面電極との間に直流電界を形成し、
該トナー担持体と該背面電極に沿って設置された記録媒
体との間にトナーの通過を制御する電気的手段（制御電
極）を設けて担持体上のトナーを画像パターンに応じて
直接飛翔させる画像形成方法が考案されている。（図２
参照）

【０００４】図２において、１はアルミニウム等のスリ
ーブよりなるトナー担持体である。このトナー担持体の
上部には非磁性トナーを供給するホッパー７が設けら
れ、ホッパー７内にはトナー粒子３が供給されて、ホッ
パーの内部に設けた攪拌羽根８ａで攪拌されるようにな
っている。トナー粒子３は、攪拌羽根８ａによって攪拌
されながらホッパー７からトナー担持体１の上にウレタ
ンゴム等の層規制ブレード２によりトナーの厚さを制御
しながら電荷を帯びて付着する。トナー粒子がトナー担
持体１の下面に至ったときに、該トナー担持体１とそれ
に対向して設けられた背面電極４ａとの間に直流電界を
形成し、該トナー担持体１と該背面電極４ａに沿って設
置された紙等の記録媒体５との間にトナー粒子３の通過
を制御する制御電極６を設けてトナー担持体１の周面上
のトナー粒子３を画像パターンに応じて直接記録媒体５
に飛翔させ画像を形成するものである。この方法では電
子写真法における感光体が不必要であり、それに伴う帯
電・転写・剥離・感光体クリーニングなどの工程を省く
ことができるなどの利点がある。

【０００５】図２においてはトナー粒子３は、トナー担
持体１および層規制ブレード２との摩擦によって帯電す
る。図ではトナー粒子３をマイナス帯電とし、背面電極
４ａおよび制御電極６をプラス帯電としているが、トナ
ー粒子３をプラス帯電とし、背面電極４ａおよび制御電
極６をマイナス帯電としてもよい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようにこの方式
（以後直接飛翔方式という）には種々の利点があるが、
その原理上、得られる画像の解像度は、制御電極の大き
さや配置に大きく依存しており、この点では６００ｄｐ
ｉが当たり前になっている昨今の電子写真方式レーザプ
リンターの方が高画質化が容易である点で優位である。

【０００７】そこで直接飛翔方式では、図３に示すよう
に、可能な限り制御電極径を小さくし、制御電極を記録
媒体の進行方向に複数列配置することで、高画質化を測
っている。

【０００８】図３（イ）ではトナーのホッパー７内にト
ナー粒子３を入れて補給ローラ８ｂを矢印方向に回動さ
せ、層規制ブレード２によりトナーをトナー担持体１上
に供給させ、下面の複数列の制御電極６を介して、これ
に平行な記録媒体５上にトナーを飛翔させる。記録媒体
５の下面即ち背面にはローラ状の背面電極４ｂを矢印方
向に回転させる。（ロ）は、制御電極６の詳細構造で、
複数の電極端子１２を微細間隔でしかも一様に緻密な幅
方向の間隔で配置しトナー粒子をトナー担持体から均一
に飛翔させようとするものである。

【０００９】このように複数列の制御電極を配置すれ
ば、高画質化だけでなく、高速化も期待できる。しか
し、現行技術ではトナー担持体がスリーブ形状となって
おり、このため複数列の電極を設置した場合には、各列
を通過すべきトナー担持体上のトナーが受ける電界によ
る力がそれぞれ異なってしまうため、中央列のトナーの
飛翔量よりも端列のトナーの飛翔量の方が少なくなって
しまうという問題があった。このため、記録媒体進行方
向の細線の直線性が不足し、良好な画質が得られていな
かった。

【００１０】これに対し、トナーが飛翔する近傍におい
てトナー担持体、制御電極及び背面電極を概ね平行に設
置することによって画質を向上させようとする試みがな
され、これにより画質の向上が確認されている。特願平
９−１８６０１３号参照。しかし、この直接飛翔方式に
はもう一つ大きな問題点がある。直接記録方式では、制
御電極と背面電極の間に記録媒体が搬送されるが、トナ
ーの飛翔状態がこの記録媒体の特性（主に電気抵抗）に
大きく影響されることが認められた。

【００１１】記録媒体としては主に紙が用いられるが、
一般的に紙は保管あるいは使用環境中水分の影響を受け
易く、その吸湿量によって電気抵抗が大きく変動する。
記録媒体の電気抵抗値が変動することによってトナー担
持体と記録媒体間の電位差も変動するため、トナーの飛
翔状態が変動することになる。特に吸湿量が大きく紙の
抵抗値が低くなっている状態では十分な電界が確保され
ず、画像が薄くなってしまう傾向がある。また、記録媒
体によってはカールし易いものもあり、こうした記録媒
体は電極間を通過する時に制御電極に接触してしまい、
画像汚れの要因となり易いことが確認されている。更
に、制御電極と背面電極の距離は厳密に設定されている
ために、記録媒体が制御電極に接触しないように、その
厚みは制限される。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するためになされたものであり、トナー担持体上に規制
部材によってトナーの薄層を形成し、該トナー担持体と
それに対向して設けられた背面電極との間に直流電界を
形成し、該トナー担持体と該背面電極との間にトナーの
通過を制御する制御電極を現像方向に対して複数列設置
することによってトナー担持体上のトナーを画像パター
ンに応じて背面電極に飛翔させた後、背面電極上の画像
を記録媒体に転写し、熱及び／又は圧力によって定着し
て記録画像を得る画像形成方法であって、トナーが飛翔
する近傍においてトナー担持体、制御電極および背面電
極を概ね平行に設置したことを特徴とする画像形成方法
である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の例を図１を基にして説明
すれば以下のとおりである。トナー担持体１の上にトナ
ーを供給するホッパー７を設け、その中にトナー粒子３
を入れ、補給ローラ８ｂを矢印方向に回転させ、層規制
ブレード２によりトナー粒子３をトナー担持体１の表面
に薄く供給し、トナーに電荷を与えている点、および制
御電極６を複数列として構成する点は図３と同一であ
る。

【００１４】本発明では、下面に平面部を形成するよう
に駆動ローラ９ａと２ケのテンションローラ９ｂ，９ｃ
との間に無端ベルト状のトナー担持体１をかけわたして
構成し、その下面に概ね平行に制御電極６を設け、さら
にその下面に無端ベルト状の背面電極４ｃを設ける。無
端ベルト状の背面電極４ｃは、下面中央の駆動ローラ１
０ａと上面の２ケのテンションローラ１０ｂ，１０ｃに
掛け渡されている。また、駆動ローラ１０ａの下面には
転写ローラ１３を配置し、両者の間には記録媒体５が進
行されるようになっており、背面電極４ｃ上に飛翔した
トナー粒子は転写ローラ１３によって記録媒体５に転写
される。また、テンションローラ１０ｂの近傍にクリー
ニングブレード１１が設けられ、記録媒体５に転写され
ずに残ったトナー粒子はクリーニングブレード１１でク
リーニングされる。

【００１５】従って、本発明は、前記無端ベルト状のト
ナー担持体１と前記無端ベルト状の背面電極４ｃの各平
面部の間に、トナー粒子の通過を制御する制御電極６を
現像方向に対して複数列設置し、無端ベルト状のトナー
担持体１上のトナー粒子３を画像パターンに応じて一旦
無端ベルト状の背面電極４ｃに飛翔させた後、背面電極
４ｃから記録媒体５に転写させるようにした点に特徴が
ある画像形成方法である。この場合、無端ベルト状のト
ナー担持体１と、制御電極６と、無端ベルト状の背面電
極４ｃとは略面平行に形成されている。

【００１６】図３に示した現行技術では、複数列配置さ
れた制御電極のうち、中央の電極を通過するトナーにか
かる電界が最も強く、両端の制御電極を通過するトナー
に係る電界はそれよりも弱くなっている。そのため、中
央電極で飛翔したトナー量の方が両端の電極を飛翔した
トナー量よりも多くなり、制御電極間での飛翔量に差が
生じてしまう。また、トナーが直接記録媒体に飛翔する
構造であるために、記録媒体の吸湿量や電気抵抗値を管
理する必要がある。更に、良好な画像を得るためには制
御電極と背面電極の距離を十分離すことができず、封筒
のような厚い記録媒体は使用できない。

【００１７】一方図１に示す本発明では、トナーが飛翔
する近傍において制御電極、記録媒体及び背面電極が概
ね平行に配置されているため、トナー担持体上のトナー
にかかる電界に差が生じない。そのため、複数列配置さ
れたどの制御電極においても、トナー飛翔量に差が生じ
ない。又、トナーは一旦誘電体からなる背面電極に飛翔
し、その後に記録媒体に転写されるため、温度湿度環境
に対して電気抵抗の変化が少ない誘電体を背面電極とし
て選択することにより、使用環境の変化による画質の変
動を防ぐことができる。更に、背面電極から記録媒体に
画像を転写する工程では、図３と異なり、配置的制約が
ないので、封筒等の厚紙の転写にも対応できる。

【００１８】本発明に使用される背面電極としては湿度
環境に対して電気抵抗の変化が少ない誘電体、例えばポ
リイミド樹脂などを電気抵抗率が１０¹⁰〜１０¹²Ω・ｃ
ｍ程度になるよう調節した材料が好適に使用される。図
１ではベルト状の背面電極を使用しているが、本発明は
これに限定されるものではない。

【００１９】以下本発明で使用されるトナーについて説
明する。トナーは、少なくとも結着樹脂、着色剤からな
り、これらを熱ロール、ニーダー、エクストルーダー等
の熱混練機によって混練した後、機械的な粉砕、分級に
よって得ることができる。また、懸濁重合法や乳化重合
法等の重合法によって得ることもできる。

【００２０】トナーに使用される結着樹脂としては、ポ
リスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ビニル系
樹脂、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、スチレ
ン−アクリル酸エステル系共重合体、ポリ塩化ビニリデ
ン、ポリアクリロニトリル、ポリエーテル、ポリカーボ
ネート、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、セルロース
系樹脂などが好適に使用される。

【００２１】上記着色剤としては、カーボンブラックや
その他の顔料および染料が用いられる。帯電制御剤とし
ては、正極性としてはニグロシン染料や第４級アンモニ
ウム塩、負極性としては含金属モノアゾ系染料等が使用
できる。

【００２２】トナーには疎水性シリカ微粉末を添加し付
着させてもよく、付着させる方法としては、攪拌羽根を
有する三井三池工業社製のヘンシェルミキサー等の高速
攪拌機など一般的に使用されている方法が好適に使用で
きる。

【００２３】次に、本発明を理解するためにトナーの配
合例について説明するが、配合例の負帯電性非磁性トナ
ーの配合は下記のとおりである。・スチレン−アクリル酸エステル共重合体樹脂１００重量部（スチレン／ブチルアクリレート共重合体、Ｍｗ：２００．０００Ｍｎ：５．０００）・ポリプロピレンワックス２重量部・カーボンブラック４重量部・含金属モノアゾ系染料２重量部

【００２４】上記の配合比からなる原料をスーパーミキ
サーで混合し、加圧ニーダーで１２０℃で熱溶融混練
後、ジェットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で分
級し、分級品１００重量部に対し疎水性シリカ微粉末を
１．５重量部ヘンシェルミキサーで混合して体積平均粒
子径が９μｍの負帯電性非磁性トナーを得た。

【００２５】

【実施例】以下実施例に基づき本発明を説明する。実施例図１の装置において、トナー担持体に＋１００Ｖ，制御
電極に０または＋２５０Ｖ，背面電極に＋１５００Ｖの
電圧を印加し、印字テストを実施した。比較例図３の装置において、トナー担持体に＋１００Ｖ，制御
電極に０または＋２５０Ｖ，背面電極に＋１５００Ｖの
電圧を印加し、印字テストを実施した。なお、テストの
条件は下記のとおりである。使用トナー：体積平均粒子径９μｍの負帯電性非磁性トナー印字環境：常温常湿（２５℃／６５％ＲＨ）低温低湿（１５℃／２０％ＲＨ）高温高湿（３０℃／８０％ＲＨ）記録媒体：シャープ社ＣｏｐｙＢｏｎｄ紙（７５ｇ／ｍ²）

【００２６】印字テストの結果、本発明の実施例では各
環境において良好な画像が得られ、また、記録媒体進行
方向に平行なライン画像についても良好に再現された。
一方、比較例では高温高湿環境下で画像濃度が低下し、
用紙のカールによる用紙汚れが発生した。また、文字に
凹凸が認められ、記録媒体進行方向に平行なライン画像
は線の太さが一定ではなく、良好ではないものであっ
た。さらに、本発明の実施例では、封筒への印字が可能
であったが、比較例では困難であった。

【００２７】

【発明の効果】このように、本発明の画像形成方法で
は、複数列の制御電極間でトナーの飛翔性に差が生じな
いため、良好な画質を得ることができ、環境条件による
電気抵抗の変動が少ない誘電体からなる背面電極にトナ
ーを飛翔させた後、記録媒体に転写するため、環境条件
によらず安定した画像を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成方法の簡易説明図

【図２】従来技術の画像形成方法の簡易説明図

【図３】（イ）は、従来技術の他の画像形成方法の簡易
説明図（ロ）は、その制御電極例の平面図。

【符号の説明】

１トナー担持体２層規制ブレード３トナー粒子４ａ，４ｂ，４ｃ背面電極５記録媒体６制御電極７ホッパー８ａ攪拌羽根８ｂ補給ローラ９ａ駆動ローラ９ｂ、９ｃテンションローラ１０ａ駆動ローラ１０ｂ、１０ｃテンションローラ１１クリーニングブレード１２電極端子１３転写ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー担持体上に規制部材によってトナ
ーの薄層を形成し、該トナー担持体とそれに対向して設
けられた誘電体からなる背面電極との間に直流電界を形
成し、該トナー担持体と該背面電極との間にトナーの通
過を制御する制御電極を現像方向に対して複数列設置す
ることによってトナー担持体上のトナーを画像パターン
に応じて背面電極に飛翔させた後、背面電極上の画像を
記録媒体に転写し、熱及び／又は圧力によって定着して
記録画像を得る画像形成方法であって、トナーが飛翔す
る近傍においてトナー担持体、制御電極及び背面電極を
概ね平行に設置したことを特徴とする画像形成方法。