JPS62286070A - 画像形成装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 炎亙公」 本発明は画像形成装置に関する。

色且且遣 静電印刷等において、高電流密度のイオンを発生させ、
これを抽出して選択的に被帯電部材に付与して、該部材
を像状に帯電させることが１例えば、米国特許第４，１
６０，２５７号公報などで知られている。第１図は、こ
れに用いられる放電装置を示す。この装置は、第１の方
向（第１図構方向）に延びる第１の電極１工と、第１の
方向とは異なる第２の方向に延びる第２の電極（フィン
ガー電極）１２とを有し、これらの電極はマトリックス
を構成する。第２電極１２の、第１電極１１と反対側に
は第３電極１３があり、これはマトリックスに対応した
複数の開口を有する。第１電極１１と第２電極工２とは
それらの間に第１誘電体１４を挾む。第２電極１２と第
２電極１３もそれらの間に第２誘電体１５を挾む。第２
誘電体１５は第３電極１３の複数開口に対応した開１］
１６を有する。この構成の放電装置の複数の第１電極工
１と第２電極１２との間に選択的に交互電圧を印加する
ことにより、マトリックスの選択された部分に対応する
第２電極１２の近傍に正−負イオンが発生する。第２電
極１２と第３電極１３との間にはバイアス電圧が印加さ
れこの極性によって決まる極性のイオンのみが前記圧・
負イオンから抽出され、このイオンは開口１６、開口１
７を通過して、開口１７に対向して設けられる不図示の
被帯電部材を帯電する。このようにして複数の第１電極
１１と第２電極１２の選択的駆動によって静電記録が行
なわれる。

この方法による静電記録では２４０ドツト／インチの解
像度のドツト潜像の場合は、これを現像する方法として
は、公知の磁気ブラシ現像方法などで良く、十分な画像
が得られる。

しかし、最近では静電記録方法において解像度の向−１
−が強く指向され、例えば３００ドツト／インチ〜４０
０ドツト／インチとすることが求められている。上記形
式の静電記録法においては、その特有の問題であるドツ
ト潜像電位が比較的低いこと、潜像電位を」−げるとド
ツト径が広がることから、このような高解像度の潜像を
現像するためには低電位で電荷密度の高いドツト潜像を
現像する方法が必要となる。

米国特許第３９０９２５８明細書には導電性磁性トナー
を用いて現像する方法が提案されている。これは内部に
磁石を有する円筒状の導電性スリーブ−ヒに導電性磁性
現像剤を担持し、これを電荷像に接触せしめて現像する
ものである。現像部において、トナー粒子により記録体
表面とスリーブ表面の間に導電路が形成され、この導電
路を経て、スリーブからトナー粒子に電荷がみちびかれ
、静電像の画像部との間のクーロン力によりトナー粒子
が画像部に付着して現像される。この方法は潜像電位が
低電位でも現像が行なわれるので、有効であろうと予測
された。

しかし、この方法においては、従来平均粒径が十数ｐｍ
の導電性磁性トナー粒子の現像剤が一般に用いられてお
り、このような粒径は３００ドツト／インチ〜４００ド
ツト／インチの解像度のドツト潜像を現像するには、大
きすぎ、このような高解像度の画像を得ることが困難で
あることが判明した。

従って、トナー粒子の粒径を小さくして、ｌＯＪＬｍ以
下の粒子としたところ、ｌ・ナー粒子間の凝集が起こり
易く、ドツト潜像を鮮明に現像することが困難であるこ
とが判明した。

この凝集を防止するためには、トナー粒子の粒径を増加
させればよいが、それでは上記の高解像度潜像に対処で
きない。

先１匁１１ 本発明の目的は、高解像度のドツト潜像を鮮明に現像で
きる画像形成装置を提供することにある。

魚」ＬΩ」Ｌ要 本発明はトナーの粒径を小さくく保つことと、）・ナー
粒子の凝集を防止するという相反する両方の条件を満足
させるべく、記録部材と；第１の方向に延びる複数の第
１電極と、該第１の方向とは異なる第２の方向に延びて
該第１電極とともにマトリックスを構成する第２電極と
、該第２電極に対し、前記第１電極とは反対側に設けら
れ、前記マトリックスに対応した開口を有する第３電極
と、第１電極と第２電極との間に第１誘電体と、第２電
極と第３電極との間に第２誘電体とを有し、該第２誘電
体はマトリックスに対応した複数の開口を有する静電記
録ヘッドと；前記記録ヘッドの第１電極と第２電極との
間に交互電圧を印加して、第２電極と第１誘電体の間に
イオンを発生させる手段と：前記記録ヘッドに画像信号
を印加して上記イオンを選択的に記録部材に付着させて
該記録部材」二に静電潜像を形成する画像信号印加手段
と；上記潜像を現像剤にて現像して」二記潜像を顕画化
する現像手段とを有する画像形成装置において、前記現
像剤は一成分導電性磁性現像剤であり、粒径が１１０１
Ｌ以下のトナー粒子であり、該トナー粒子中の磁性体含
有率が３０重量％以上としたものである。これにより上
記両方の条件を満足させることができた。

丸蓋」 本発明の実施例による静電記録装置の断面を第２図に示
す。

同図において、静電記録装置は記録ヘッド１、静電潜像
保持体としての誘電体ドラム２、現像装置３、圧力転写
定着用ドラム４、クリーニング装置５、コロナ除電器６
を有する。記録ヘッド１によって公知の方法で誘電体ド
ラム２−１〕にドツト潜像が形成され、このドツト潜像
は、現像装置３によって現像され、現像像は、誘電体ド
ラム２と圧力転写定着用ドラム４との間に搬送される記
録紙Ｐに転写されると同時に定着され、機外に排出され
る。一方、現像像が転写された後の誘電体ドラム２はク
リーニング装置５により残留現像剤を除かれ、さらにコ
ロナ除電器６によって除電を受け、つぎの画像形成に備
える。

第３図は記録ヘッドｌおよび記録体の断面図である。

第１電極１１と誘電体ドラム２の基！１２５間に交互電
圧２１を印加する事によって５第１誘電体１４の表面と
第２電極１２の端面で沿面放電を発生させる。

この時、印加する交互電圧の波形はサイン波、パルス波
、三角波等のいずれでもよい。前述の沿面放電によって
第２電極１２近傍に正、負のイオンが生成される。次に
発生したイオンを記録媒体２上の誘電体層２４に導いて
記録信号に応じた電荷を付着させるために、第２電極１
２に印加されるバイアス電圧をスイッチＳにより制御す
る。第２電極には常に一定のバイアス電圧２２が印加さ
れており記録信号がＯ（即ち記録しない）の場合は、ス
イッチＳはＳｌに接続され、記録信号が１の場合（即ち
記録する）はスイッチＳはＳ２に接続されバイアス電圧
２３に接続される。

第２電極１２側に誘電体１５を介してスクリーン電極１
３が設けられ、該スクリーン電極１３にはバイアス電圧
２４が印加される。そしてスクリーン電極１３に印加す
るバイアス電圧２４の絶対値は、スイッチＳ１の電圧（
即ちバイアス電圧２２）の絶対値よりも大きく、スイッ
チＳ２の電圧（即ちバイアス電圧２２と電圧２３の合成
値）の絶対値よりも小さく選択され、イオンの抽出が制
御される。第２電極１２への印加バイアス２２及び２３
とスクリーン電極１３への印加バイアス２４の極性は同
極性になるように選択される。

ここで、第１の誘電体１４の材質としてはセラミック、
マイカ、ガラス等の無機材料あるいはボリイミＩＳ、テ
フロン、ポリエステル、ポリアミド等の有機高分子材料
が用いられ、電極材質としては、ニッケル、ステンレス
、タングステン、チタン、タンタル等が用いられる。第
２の誘電体１５の材質としては、第１の誘電体と同一で
もよいが、好ましくは、開口部１６を形成し易い感光性
樹脂が用いられる。

第１電極１１に印加する交互電圧２１は、第１の誘電体
１４の表面と第２電極１２の端面で空気の絶縁破壊が生
じる電圧以」−に選択され、この値は誘電体１４のｎみ
によって変わる。

このようにしてスクリーン電極１３の開口部１７から正
又は、負のイオンを画像信号に応じて選択的に抽出して
、誘電体ドラム２」−の誘電体層２４上に高精細な電荷
が形成される。

第４図は現像装置３の断面図である。記録体である誘電
体ドラム２は、誘電体層２４を周面番と設けた導電性金
属ドラム２５にて構成され、該金属ドラム２５は電気的
に接地されている。ドラム２は矢印方向に定速回転せし
められる。

現像装置３はスリーブ３３を有し、該スリーブ３３は現
像剤を担持搬送するために、木図例では矢印の方向にド
ラムと対向する部分（現像部）＆こおいて逆方向に周移
動するように、回転する。現像スリーブ３３の回転によ
り、現像剤は現像部へ搬送される。

現像スリーブ３３の内部には多極（図では８極）マグネ
ットロール４４が、本図例では回転しないように記録装
置本体に固定されている。現像スリーブ３３と逆方向に
回転してもよい。

金属製のブレード３５が、現像スリーブ３３と微小間隔
をおいて配置されている。このブレード３５は現像スリ
ーブ３３」二を現像部に向って搬送される現像剤の量を
規制する。

現像剤は一成分導電性磁性トナー粒子であり、容器３６
内に収容されている。容器３６内には撹拌器３７が設け
られ、この撹拌器３７は容器内のトナー粒子を撹拌して
現像スリーブ３３の表面に接触させるように配置されて
いる。現像部においては誘電体ドラム上の電荷と接触に
よりスリーブ表面からトナー粒子にみちびかれた電荷と
の間のクーロン力によりトナー粒子は付着し、現像され
る。

この現像方法は表面電位よりも表面電荷密度に依存して
いる。理由は第５図に示す。第５図は粒径１０＃Ｌ以下
のトナー粒子で磁性体含有率が５０重量％含有した現像
剤を用いて現像した結果である。

誘電体の表面電位８０Ｖ、１６０Ｖでの表面電荷密度と
画像濃度の関係を示してｌ、Ｎる。これより表面電荷密
度３Ｘ１０−”ｃ／ｃｒｒｆがあれば十分な画像濃度が
得られる。又、この時の現像剤の抵抗イ１０は加圧しな
い状態で電極間に挟み１ｏｏＯｖ／ｃｍの電界下で１０
７Ω、ｃｍの値であった。

次に画質と粒度の関係について述べる。

常温常湿の環境においては粒径が１０ル以下のトナー粒
子を用いた場合にはｌ’　ｙ　ｌ・の現像像の大きさは
ドツト潜像の大きさと同一であった力く、１０　Ｈｔ以
」−になると現像像はドツト潜像よりも大きくなり、し
たがって解像度はわるく濃度力く不−１分、になった。

高湿になると粒径１０＃Ｌ以下のトナー粒子の磁性粒子
についてトナー粒子間に凝集が起こり、高解像度の画質
の得られないことが判明した。

凝集を防ぐためにはトナー粒子の粒径な増力Ｉ＋させれ
ばよいが、」−述の通り、それではド・ント潜像を高解
像度で現像できない。発明者ｌよ、トナーオな子の粒径
を増加させないことと、凝集の発生を防止することとい
う相反する問題解決のために、種々の指向、検討を繰返
した結果、トナー粒子中の磁性体の含有量をある一定の
範囲とすることによって凝集が有効に防止できることを
見出した。

凝集と磁性体含有量との関係について表１に示す。縦覧
には磁性体含有量を示しており、横覧には湿度を示して
いる。表中のＸ印はトナーの凝集が起り高解像度の画質
が得られなかった。Ｏ印は、トナーの凝集が起らず、高
解像度の画質が得られた。Ｑ印はＸ印とＯ印の中間に位
置、凝集は多少あったが、実用上問題がなかった。トナ
ー粒径は１０ｐｍ以下のトナーを用いた。

訂 −に記実験結果から理解されるように、トナー粒子の磁
性体の含有率が３０ｗｔ％以」−１特に４０ｗｔ％であ
ることが好ましい。

Ｉ・チー粒子中の磁性体の含有量が凝集におよぼす影響
についてはつぎのように推察される。導電性磁性トナ一
層を磁界中に置くと、トナー粒子各々は磁気的に分極を
おこし、磁力線に沿って連なった形状で現像スリーブ上
に担持される。即ち該現像スリーブの背面に磁極が位置
するところでは、トナー粒子はスリーブ表面にほぼ垂直
に毛羽立状態となり、この状態に於てはトナー粒子間の
接触点も比較的少なく、トナー粒子間の吸引力はトナー
の分極による磁気力による比率が大きい。

磁極と磁極との間に対応するスリーブの表面位置におい
ては、トナー粒子は現像スリーブに沿って寝た状態とな
り、この方向に沿う、磁気吸引力が大きい。

前記のように現像スリーブ上に担持されたトナー粒子は
磁気力を垂直方向、水平方向と交互に受けるので、トナ
ー粒子はころがりながら現像部に移動する。このころが
りの発生はトナー粒子中の磁性体によるところが大きく
、また、このころがりの発生によってトナー粒子の凝集
を防１にすることができる。

粒径１０ｐｍ以下のトナー粒子の磁性粒子の含有率が３
０％以下になると、ころがりがなくなることが目視によ
り観察された。

また、本発明に使用する磁性体としては鉄、クロム、ニ
ッケル、コバルト等の金属あるいはそれらの化合物や合
金例えば、四三酸化鉄、γ−酸化第二鉄、二酸化クロム
、酸化マンガン、フェライトマンガン銅系、合金といっ
た強磁性体及至は常磁性体の粒子などが用いられる。

［具体例１］ ポリエチレンアクリル重合体５０ｗｔ％、磁性酸化鉄４
０ｗｔ％カーボンブラック１０ｗｔ％をボールミルを用
いて混合し、ロールミルにて溶融混練し、冷却後、ハン
マーミルにて粗粉砕し、次いで、超音速ジェッＩ・粉砕
機にて微粉砕した。得られた粉体を風力分級機（商品名
ミクロブレツクス１３２ＭＰ、アルピネ社製）にて分級
し、粒径３ル〜１０μの粒子が７２重量％、１０ｕＬを
越える粒子３．２重量％、３μ以下の粒子が０．３２重
量％なる粒度分布を有するトナーを得た。このトナー１
００重量部にコロイド状シリカ０，３重量部を加え現像
剤とした。この現像剤の抵抗値は加圧しない状態で電極
間に挟み、１０００ｖ／ｃｍ電界下で１０７Ω、ｃｍで
あった。この現像剤を用いて本発明の装置によって画像
形成を行なった。形成されたドツト潜像すなわちデジタ
ル潜像の画像密度は４００ドツト／インチであった。

この潜像を第３図に示すようなスリーブ径３０ｍｍスリ
ーブ表面磁束密度６００ガウス、穂切ブレードスリーブ
表面距離０．７ｍｍ、スリーブ表面ドラム間距離０．８
ｍｍスリーブの表面周速４２０ｍｍ／５ｅｅ（ドラムと
対向する部分で逆方向）と設定し、マグネットローラは
固定した現像装置で前記トナーを用いてディジタル潜像
を現像し、次に圧力ローラで転写するとともに定着を行
なったところ、４００ドツト／インチの解像度の鮮細な
ディジタル画像を得ることができた。

先孔五差ｊ 以上説明のごとく、本発明によれば、」−記特定の静電
記録ヘッドを使用した画像形成装置において、微小粒径
のトナーを使用することおよび該ｌ・ナーを凝集の発生
を防止することという相反する効果を同時に得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の潜像記録ヘッドの断面図である。 第２図本発明の画像形成装置の断面図である。 第３図は第２図の画像形成装置に使用する静電記録ヘッ
ドの断面図である。 第４図は第２図の画像形成装置に使用する現像装置の断
面図である。 ｆｐＪ５図は表面電荷密度と画像濃度の関係を示すグラ
フである。 符号の説明 ｌ、静電記録ヘッド ２、記録体 ３、現像装置 第１図 第２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 記録部材と、 第１の方向に延びる複数の第１電極と、該第１の方向と
   は異なる第２の方向に延びて該第１電極とともにマトリ
   ックスを構成する第２電極と、該第２電極に対し、前記
   第１電極とは反対側に設けられ、前記マトリックスに対
   応した開口を有する第３電極と、第１電極と第２電極と
   の間に第１誘電体と、第２電極と第３電極との間に第２
   誘電体とを有し、該第２誘電体はマトリックスに対応し
   た複数の開口を有する静電記録ヘッドと、前記記録ヘッ
   ドの第１電極と第２電極との間に交互電圧を印加して、
   第２電極と第１誘電体の間にイオンを発生させる手段と
   、 前記記録ヘッドに画像信号を印加して上記イオンを選択
   的に記録部材に付着させて該記録部材上に静電潜像を形
   成する画像信号印加手段と、上記潜像を現像剤にて現像
   して上記潜像を顕画化する現像手段と、 を有し、前記現像剤は一成分導電性磁性現像剤であり、
   粒径が１０μｍ以下のトナー粒子であり、該トナー粒子
   中の磁性体含有率が３０重量％以上であることを特徴と
   する画像形成装置。