JPS62262061A - 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） この発明は、記録電極（マルチスタイラス）に電圧を印
加することによってトナーを被記録媒体に移動させこの
被記録媒体トに画像を形成する方法に関するもので、特
にこの記録電極への電圧印加条件に関するものである。

（従来の技術） 従来から、トナー薄層に被記録媒体を近接させこのトナ
ー薄層の、被記録媒体とは反対側にもうけられた記録電
極に印加される信号電圧によってトナーを被記録媒体上
に移動させこの被記録媒体上に画像を形成する方法が提
案されている。このような画像形成方法を応用した装置
の代表的なものにページプリンタがある。この装置は高
速、高精細、高品質な記録が可能であると共に、ノンイ
ンパクト方式で印字が可能であるため、今後の情報出力
機として期待されている。

このような画像形成装置としては例えば特開昭５８−１
７１９７６号公報に開示されたものがある。第６図はこ
の文献に開示された画像形成装置を概略的に示す説明図
であり、以下、この図を参照して従来の画像形成方法に
つき簡単に説明する。

先ず、トナー撹拌棒１１の摩擦摺擦で発生させた帯電電
荷によって導電性磁性トナー■３をトナー担持体１５上
に吸着させる。ところで、このトナー担持体１５は、互
いに離間させ設けられた導体スリーブ１７及び導体ロー
ラ１９に帯状のものをループ状に掛けて構成したもので
あり、導体スリーブ１７及び導体ローラ１９によって図
中Ｆで示す方向に回動される。

トナー１３が吸着しているトナー担持体１５をＦ方向に
移動させると、この画像形成装置に備わるマグネットロ
ール２１及びブレード２３によってこのトナー１３が薄
層状にされてトナー薄層２５が形成される。さらに、ト
ナー担持体１５を移動させることによってこのトナー薄
層２５が記録電極２７と、これに対向して設けられてい
る対向電極２９との両電極間に搬送されこの対向電極２
９上に予め用意されている被記録媒体３１と対向する。

尚、図示せずも記録室Ｆｉ２７は第６図の紙面に対して
垂直方向に多数個設けられている。

次に、画像に応じ記録電極２７の所定の電極と、対向電
極２９との間に信号電源３３から信号電圧を印加し、ト
ナー担持体１５上のトナー薄層２５のトナーを被記録媒
体３１上に選択的に移動させて記録部を形成する。被記
録媒体３１上に移動されたトナーは定着ローラ３５によ
って定着され、この被記録媒体３１）−に記録部及び非
記録部から成る画像が形成される（印刷が行われる。）
。

この画像形成方法の場合、記録電極及び対向電極間に印
加する電圧の大きさを信号電極２７と、被記録媒体３１
との間の距離等によって変えているが、例えば記録電極
２７を対向電極に対して一５００ボルトの信号電圧で駆
動していた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の画像形成方法のようにトナー薄層
と、被転写媒体との間の距離に応じ両電極間に印加する
電圧値を調整する方法であると、被記録媒体トの、トナ
ー薄層からトナーを移動させてはならない領域（非記録
部）にもトナーが付いてしまう、いわゆる、かぶりが発
生し易いという問題点があった。

さらに、トナーとして高抵抗トナーを用いた場合はトナ
ー電位が無視できず、かぶりは更に発生し易くなるとい
う問題点があった。

この発明の目的は、卜述した問題点を解決し、かぶりの
無い良好な画像（印刷結果）を得ることと、従来と比較
してより低電圧で画像を形成することとが可能な画像形
成方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明によれば、トナー
担持体上に薄層状に形成されたトナーをこのトナー担持
体の裏面に設けた複数の記録電極に電圧を印加して前述
のトナー担持体と対向する被記録媒体に移動させこの被
記録媒体上に記録部及び非記録部を形成して画像を形成
するに当り、記録電極に印加する電圧をバイアス電圧及
び信号電圧の合成電圧とし、 前述のバイアス電圧を記録部ではトナー担持体とトナー
との境界面でトナーに働く力が零となりかつ非記録部で
はトナーの被記録媒体側表面に働く力が零となるような
電圧値に設定し及び前述の信号電圧を記録部ではトナー
担持体とトナーとの境界面でトナーに働く力が零となり
かつ非記録部ではトナーの被記録媒体側表面に働く力が
零となるような電圧値以Ｆに設定することにより画像を
形成することを特徴とする。

（作用） この発明の画像形成方法によれば、トナー担持体トの、
被記録媒体の記録部を構成するためのトナーが被記録媒
体に完全に転写され、かつ、非記録部と対応する部分に
あるトナーは非記録媒体に転写されないような合成電圧
を構成する適切なバイアス電圧及び信号電圧が設定され
る。

（実施例） 以Ｆ、第１図〜第５図の図面を参照してこの発明の画像
形成方法につき説明する。

第１図は、この発明の画像形成方法の説明に供する画像
形成装置を示す説明図である。尚、この第１図において
第６図に示した構成成分と同様な構成成分については同
一の符号を付して示すと共に、主要部以外の構成成分に
ついては一部を省略して示しである。

トナー担持体１５上にはプラスに帯電したトナー４１ｂ
（９層状に形成されている。又、トナー担持体１５のト
ナー薄層に対向させて被記録媒体３１が用意されている
。又、トナー担持体１５の、トナー薄層の形成されてい
ない側には記録電極２７が、一方、被記録媒体３１の、
トナー担持体１５側とは反対側に対向電極２９がそれぞ
れ設けられている。又、４３は記録電極２７＆び対向電
極２９間に電圧を印加するための信号電源を示す。この
信号電源４３からは記録電極２７及び対向電極２９間に
バイアス電圧ｖｈと、信号電圧ｖｓとの合成電圧が印加
されるように構成しである。

尚、この実施例での画像形成方法は、対向電極に対して
記録電極に印加する合成電圧を、記録時には（Ｖｂ＋Ｖ
、）とすることによってトナー４１を被記録媒体３１に
移動させ、非記録時には（’ｖｂ−■３）とすることに
よってトナー４１をトナー担持体１５に吸着させたまま
にして被記録媒体３１）：に画像を得るものであり、さ
らに、この印加電圧ｖｂ及びｖｌの関係を適切な値に設
定することによってかぶりの無い良好な画像を得ること
と、このような画像を従来よりも低電圧で得ることとを
可能とするものである。

このような合成電圧条件につき以下詳細に説明する。

この発明の発明者は第２図に示すような解析モデルを設
定し下記の条件の下で記録電極及び対向電極間に印加す
る合成電圧条件についてのシミュレーションを行った。

第２図に示す解析モデルはトナー担持体１５、トナー薄
層２５及び空気層４５を含むもので、この空気層４５は
被記録媒体３１に接している。

トナー薄層２５のトナーはσｂ　（クーロン／ａｍ３）
にプラスに一様に帯電しておりトナー担持体１５の表面
電荷σａ　（クーロン／ｃｍ２）と静電気的につりあっ
ている。又、第２図中に示すＺは被記録媒体３１の表面
に垂直にトナー担持体Ｉ５方向にとフだ距離を示し、Ｘ
は記録電極２７の配列方向を示す。尚、Ｚ＝０（空気層
４５と、被記録媒体３１との境界位置）の位置での電位
を零とする。

このような配位の下でトナー担持体１５の、トナー薄層
２５とは反対側表面（ｚ＝Ｌ）に電位分布Ｖ＝Ｖ、　＋
Ｖ、　　５ｉｎｋ、ｘを仮定して二次元のラプラス方程
式を解き、トナー薄層２５の、電場ＥのＺ成分Ｅｚを求
める。このＥ２は Ｅｚ　”　　Ｅｏｃ　　Ｅｓ５ｌｎｋ□Ｘ　＋　Ｅｔｏ
ｎｅｒ　””（１）で表わされる。尚、ＥｏｃはＶ、に
よって発生する一様電場を示し、ＥｓはＶ３によって発
生する記録情報に対応する記録電場を示し、Ｅｔｏ。ｅ
ｒは帯電トナーの、トナー担持体１５へ吸引される力に
対応する電場を示す。このＥ、。。ｅｒは静電気力以外
の力例えばファン・デル・ワールスカ等を等価的に含ま
せることが出来る。又、このＥｇ及びＥ　ｔａｎｅｒは
Ｚの値に依存する。

ここで・　σｂ　＝　５　（μＣ７ｃｍ３）、トナー薄
層の比誘電率ε２＝２．０、トナー担持体の比誘電率１
：ｌ　＝３．０、Ｌ＝　６５　μｍ、被記録媒体３１の
表面からトナー担持体１５とトナー薄層２５との境界ま
での距！１ａ　＝　３０μｍ、被記録媒体３１の表面か
ら空気層４５とトナー薄層２５との境界までの距離ｂ＝
１５μｍ、信号電圧の交番度を示す値つまり画像の解像
度（ｋｏ／２ｙｒ）＝８０　（ｃｍ−’）　として、電
位Ｖ、に対する電場Ｅ。Ｃを求め、又、電位■、に対す
る電場Ｅ！をｚ＝１５μｍと、２＝３０μｍとの場合に
つきそれぞれ求める。これらの結果を第３図に、縦軸に
それぞれの電場をとり、横軸にＶ、及びＶｓをとり共に
示しである。

又、第３図にＥ　ＬＱｎ、、ｒについても示しであるか
、この値とＶ、、Ｖ、とは無関係であることが分かる。

又、Ｅ　ｔｏｎｅｒは（ｚ−ｂ）の−次関数であり、Ｅ
３は（ｚ−ｂ）に関する増加関数である。

（ｚ−ｂ）に対するＥ、の増加分の関係を第４図に示す
。

又、　’２１Ｅ　ｔａｎｅｒ　／　　つ２００、　つＥ
、１つｚ＞０であり、上述したような条件若しくは通常
の記録を行う際の記録配位に対しては 従って、記録情報が電場に対応するような必要条件は次
のようになる。

又、式（２）の条件は次のように書き直すことが出来る
。

さらに、式（３）の条件をＶｂ、Ｖ、に対応させて書き
直し縦軸に■３をとり、横軸にｖｂをとりＶｂと、ｖ３
との関係を表わしたものが第５図である。第５図におい
て、Ｐで示す直線はＥ、＝Ｅ、ｏｃに対応するものであ
り、Ｑで示す直線はＥ３”　Ｅ　ｔｏｎｅｒ　−Ｅ　Ｄ
Ｃに対応するものである。第５図中、斜線を付した領域
工が式（３）の条件を満足する領域である。このことは
、Ｅ、＜０であることがトナーの転写条件であることつ
まり第５図において直線Ｑより右上の領域がトナーの転
写の行われる領域であることと、一方、Ｅ、＞０である
ことがかぶりの生じない条件であることつまり第５図に
おいて直線Ｐより左上の領域がかぶりの生じない領域で
あることとから決定される。従って、直線Ｐ及びＱによ
って構成される四つの領域工〜■の、各領域毎のその領
域内で設定したＶｂと、■、とで決まる電圧を印加した
場合に被記録媒体上に得られる画像の性質（画質）は第
１表に示すように分類することが出来る。尚、第１表に
おいて記録部とは被記録媒体上の、トナーを転写させた
い部分をいい、又、非記録部とはトナーを転写させたく
ない部分をいう。さらに、転写良好とは記録部にトナー
が完全に転写されることをいい、転写不良とは記録部に
トナーが不完全に転写された場合或いは全く転写されな
い場合をいう。又、かぶりなしとは非記録部にトナーが
全く転写されないことをいい、かぶりありとは非記録部
にトナーが転写されることをいう。

第１表 ところで、例えばトナーを導電性トナーとしてトナー電
位が小さくなりトナーと、トナー担持体とが非静電気的
吸着効果のみで吸着している場合を考える。この場合、
第５図にＱで示す直線の縦軸の切片が電圧零の方向に近
付くことになり領域■及び■は狭くなり領域工及び■が
広くなる。このような場合であっても、従来の電圧印加
条件のようにＶｂ＝Ｖ、の場合は第５図中Ｒで示すＶｓ
＝■、の破線からも明らかなように、この合成電圧（Ｖ
、”Ｖｂ　）条件では領域■及び■に相当する画像品質
しか得ることが出来ない。従って、記録部の転写を良く
しようとするとかぶりが生じ、又、かぶりを減少させよ
うとすると記録部の転写が悪くなることになる。

上述したようなシミュレーション結果を考察すると、■
、及びＶ３を第５図に示す領域工に含まれるような値に
設定すること、つまり、ｖｂ及びＶ、を記録部ではトナ
ー担持体と、トナーとの境界面でトナーに慟〈力が零と
なり非記録部ではトナーの、被記録媒体側表面に働く力
が零となるような電圧値にそれぞれ設定する必要のある
ことが分かる。さらに、この実施例の場合■５を４０ボ
ルトの近傍の電圧値とし、ｖＳを１１７ボルトとした場
合に良好な画像を従来よりも低電圧で得られることが分
かる。

尚、この発明の画像形成方法において、バイアス電圧Ｖ
ｂとは記録部ではトナー担持体と、トナーとの境界面で
トナーに働く力か零となり非記録部てはトナーの、被記
録媒体側表面に働く力が零となるような電圧値の近傍値
も含むものである。

又、信号電圧Ｖヨを記録部ではトナー担持体と、トナー
との境界面でトナーに（動く力が零となり非記録部では
トナーの、被記録媒体側表面に働く力が零となるような
電圧値以上の値の中から設定しても良く、このような場
合信号電圧が大きくなるがかぶりのない良好な画像は得
ることが出来る。

又、この実施例ではトナーがプラスに帯電している場合
につき説明したが、トナーがマイナスに帯電した場合で
あってもこの発明の画像形成方法を応用することが出来
る。尚、この場合であれば合成電圧を記録時には（ｖｂ
ｖ−）とし、非記録時には（Ｖ、＋Ｖ、）とする。

さらに、上述した実施例を正弦波の電位分布を仮定した
例につき説明したが、矩形波の電位分布を仮定して行っ
たシミュレーション結果もこの実施例と同様であった。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明によれば
、バイアス電圧ｖｂを記録部ではトナー担持体とトナー
との境界面でトナーに働く力が零となりかつ非記録部で
はトナーの被記録媒体側表面に働く力が零となるような
電圧値に設定し及び信号電圧Ｖ、を記録部ではトナー担
持体とトナーとの境界面でトナーに働く力が零となりか
つ非記録部ではトナーの被記録媒体側表面に働く力が零
となるような電圧値以北に設定し、これらＶ。

と、■、との合成電圧によってトナーの転写を制御して
いる。これがため、かぶりのない良好な画像を形成する
ことが出来る。

さらに、 Ｅ、＝Ｅ、。。、、−ＥＤｃ　　（ｚ＝ａ）Ｅｓ＝Ｅｏ
ｃ　　　　　　　　（ｚ＝ｂ）を満足するようにバイア
ス電圧を設定することによって信号電圧の極小値を得る
ことが出来るので、従来より低電圧で良好な画像を得る
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の画像形成方法の説明に供する、画像
形成装置の概略的説明図、 第２図はこの発明の画像形成方法の実施例において印加
電圧条件を決定するためのシミュレーションに用いた解
析モデルの説明図、 第３図はこの発明の画像形成方法の説明に供するバイア
ス電圧及び信号電圧と、電場との関係をそれぞれ示す説
明図、 第４図はこの発明の画像形成方法の説明に供する距ｌ１
Ｉｚと記録電場Ｅ、の増分との関係を示す説明図、 第５図はこの発明の画像形成方法の説明に供するバイア
ス電圧と、信号電圧とによる画像品質の区分を示す説明
図、 第６図は従来の画像形成方法の説明図である。 １５・・・トナー担持体、　　２７・−記録電極２９−
・・対向電極、　　　　３１−・・被記録媒体４１−ト
ナー、　　　　　　４３・−信号電源。 特許出願人　　　　沖電気工業株式会社１５°　トナー
手旦碕午ト　　　　　３ｆ　：　ｆｉ擬４中す基４不２
７°甚斜１１÷　　　　　４ｆ°トナー２９　　対間を
極　　　　　４３４ち青電ネこの発明の１イ［形へｊじ
ムの説明の 第１図 この多８月のＬＩ＋４幕形へ刀ンスの寥１月国第２図 ０　　　　　　　　１０　　　　　　　１ｏＯｔ’；Ｏ
Ｖ齢、Ｖｓ　（Ｖ） 二の発Ｂ月の１う龜升幻へ方ンｚ１の説１月口ｏ　　　
　　　　　　　ｒ　　　　　　　　　ｔｏ　　　　　　
　　　ｔｓ（Ｚ　−ｂ　）　（Ｐｍ） この発Ｅ月のＪＬ４１形八えシ云の参〇月口第４図 ０　　　　　　　　　５０　　　　　　　　１００　　
　　　　　　　ＩｆθＶｂ　（Ｖ） この發盲月の、露ムイを刑へ勿シ天の絣明りコ１第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナー担持体上に薄層状に形成されたトナーを該
   トナー担持体の裏面に設けた複数の記録電極に電圧を印
   加して前記トナー担持体と対向する被記録媒体に移動さ
   せ該被記録媒体上に記録部及び非記録部を形成して画像
   を形成するに当り、記録電極に印加する電圧をバイアス
   電圧及び信号電圧の合成電圧とし、 前記バイアス電圧を記録部ではトナー担持体とトナーと
   の境界面でトナーに働く力が零となりかつ非記録部では
   トナーの被記録媒体側表面に働く力が零となるような電
   圧値に設定し及び 前記信号電圧を記録部ではトナー担持体とトナーとの境
   界面でトナーに働く力が零となりかつ非記録部ではトナ
   ーの被記録媒体側表面に働く力が零となるような電圧値
   以上に設定することにより画像を形成することを特徴と
   する画像形成方法。