JPH0647298B2

JPH0647298B2 - 粉体画像記録方法

Info

Publication number: JPH0647298B2
Application number: JP61091176A
Authority: JP
Inventors: 義彦藤村; 孝一斉藤; 英一圷; 七穂井上
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1986-04-22
Filing date: 1986-04-22
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPS62248662A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、電気信号に応じて粉体画像を記録体上に形成
する粉体画像記録方法に関するものである。

従来の技術粉体を用いた画像記録方法としては電子写真法、静電記
録法等の潜像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜
像を現像して粉体像とすると共に、この粉体像を記録体
上に転写し、その記録体上に転写した粉体像を定着する
ようにした方法が知られ、複写機、プリンタ、フアクシ
ミリ等に利用されてる。

発明が解決しようとする問題点かかる粉体画像記録方法であると、潜像担持体を帯電す
る工程、静電潜像を形成する工程、現像工程、転写工
程、定着工程等の複数の記録工程を必要とするから信頼
性、維持性が低いと共に、各工程を実施する装置が必要
であるから全体装置が大型で高価なものとなる。

問題点を解決するための手段及び作用導電性トナー５を担持するトナー担持体１と対向電極３
との間に、複数の微小開口部８と各微小開口部８殿トナ
ー通過を制御する複数の制御電極９とを備えた導電性ト
ナー飛翔制御部材２を配設した画像記録装置の前記制御
電極９に画像信号に応じて電圧を印加してトナー担持体
１上の導電性トナー５を制御電極９側に飛翔させ、この
飛翔した導電性トナーを微小開口部８を通過して対向電
極３側に移行して記録体４上に付着させることで画像形
成する粉体画像記録方法において、画像形成時に前記ト
ナー担持体１を回転させて導電性トナー５を制御電極９
側に順次搬送し、画像形成終了後に前記トナー担持体１
を停止して前記制御電極９に電圧を印加するようにし、
制御電極に画像信号に応じて電圧を印加するだけで画像
形成できると共に、画像形成終了後に制御電極９に付着
して残留していた導電性トナーを除去できる。

実施例第１図は本発明に係る粉体画像記録方法を実施する記録
装置の一例を示し、導電性トナーを担持するトナー担持
体１と離隔して導電性トナー飛翔制御部材２が設けら
れ、この導電性トナー飛翔制御部材２と離隔して対向電
極３が設けられて記録体４が対向電極３に接しながら移
動するようにしてある。

前記トナー担持体１はロール状となり、矢印方向に回転
されると共に、導電性トナー５がプレード部材６で表面
に均一付着担持されて制御電極２に向けて搬送する。

前記導電性トナー飛翔制御部材２は絶縁性支持板７に所
定の微小なる間隔を置いて形成した多数の微小開口部８
と、その微小開口部８の周囲に設けた制御電極９とより
成り、各制御電極９は夫々駆動電圧印加手段１０に接続
されて記録すべき電気信号に応じて各制御電極９に電圧
を印加するようにしてある。

前記対向電極３はロール状となつて矢印方向に回転され
ると共に、電圧印加手段１１に接続されて電圧が印加さ
れている。

そして、粉体画像を記録するにはトナー担持体１を矢印
方向に回転して導電性トナー５を導電性トナー飛翔制御
部材２に向けて搬送すると共に、対向電極３を回転して
記録体４を矢印方向に移動させ、これと同時に記録すべ
き電気信号を駆動電圧印加手段１０に入力してその電気
信号に基づいて対応する制御電極９に電圧を印加して導
電性トナー５を微小開口部８を通して記録体４に向けて
飛翔して付着させ、これにより記録体４上に可視像、つ
まり粉体画像を形成する。

第１図において、１２は微小開口部８を通過して記録体
４上に付着した導電性トナー、所謂印字ドツトである。

次に本発明に係る粉体画像形成方法の原理を第２図
(a)，(b)，(c)を用いて説明する。

第２図(a)は記録の初期状態、つまり制御電極９に電圧
が印加されていない状態を示し、トナー担持体１上に導
電性トナー５が担持され、この導電性トナー５と導電性
トナー飛翔制御部材２とは非接触となり、対向電極３は
トナー担持体１と反対側に導電性トナー飛翔制御部材２
と非接触に保持され、記録体４が対向電極３と接触し、
かつ導電性トナー飛翔制御部材２と非接触に配されてい
る。

一方、トナー担持体１と制御電極９とは接地又は同電位
に保持され、対向電極３には電圧印加手段１１で所定の
電圧Ｖ_Ａが印加されている。

この様であるから、対向電極３の電圧Ｖ_Ａにより形成さ
れる電界は制御電極９によつてシールドされ、トナー担
持体１上の導電性トナー５にはほとんど作用せず、その
導電性トナー５はトナー担持体１上に安定して担持され
ている。

この状態から電気信号が入力されて駆動電圧印加手段10
で制御電極９に所定の電圧Ｖ_Ｃが印加されると、第２図
(b)に示すようにその制御電極９と対向する部分の導電
性トナー５が飛翔する。

これは、制御電極９に印加された電圧Ｖ_Ｃにより制御電
極９とトナー担持体１の間に電界が形成され、この電界
によつて導電性トナー５に電荷が誘導されて静電引力が
働く事による。

前述の飛翔した導電性トナー５の一部は微小開口部８を
通過して対向電極３が形成する電界により対向電極３側
へ吸引され、記録体４に付着して印字ドツト１２を形成
することで粉体画像を形成する。

一方、前述の飛翔した導電性トナー５の残部は制御電極
９に付着する。

この制御電極９に付着した導電性トナー５は前述の制御
電極９とトナー担持体１との間の電界によつて前述とは
逆極性の電荷が誘導されて再びトナー担持体１に向けて
飛翔してトナー担持体１に担持され、以下同様の飛翔を
制御電極９に電圧Ｖ_ｃが印加されている間繰り返して行
なう。

そして、制御電極９の電圧Ｖ_ｃを除去すると第２図(c)
に示すようになるつまり、記録体４に付着した導電性ト
ナー５には対向電極３に印加された電圧Ｖ_Ａが形成する
電界が作用しているが、記録体４から電荷の注入が行な
われず制御電極９側に戻ることはない。

一方、制御電極９とトナー担持体１間の電界がなくなる
ので、制御電極９及びトナー担持体１上には電圧Ｖ_Ｃが
除去された時の状態に従つて導電性トナー５が付着残留
している。

そして再び制御電極９に電圧Ｖ_Cを印加すると前述の動
作を行なうが、この時、制御電極９に付着残留した導電
性トナー５は制御電極９とトナー担持体１間の電界によ
つてトナー担持体１側に飛翔して戻るので、導電性トナ
ー５が制御電極９に積算されて堆積することはなく、繰
り返して粉体画像を形成しても安定した状態を維持する
ことになる。

したがつて、微小開口部８に導電性トナー８が多量に付
着して貯ることがなく、微小開口部８が導電性トナー５
で詰ることがないので、連続して安定した粉体画像の記
録を行なうことができる。

すなわち、制御電極９とトナー担持体１の間に形成され
る電界の作用で導電性トナー５を、制御電極９とトナー
担持体１間で電荷の誘導，飛翔を繰り返して行なわしむ
事で、微小開口部９８に導電性トナー５が付着して詰る
ことを防止でき、これによつて連続して安定した粉体画
像の記録を行なうことができるものである。

これに対して、高抵抗又は絶縁性のトナーを用いると制
御電極とトナー担持体間に形成した電界によつてトナー
に電荷が誘導されないか、又は誘導に要する時間が長く
なり、粉体画像を形成する時間内でトナーの繰り返し飛
翔を行なうことができず、予じめ摩擦帯電等によつて有
する電荷で飛翔して制御電極に付着したトナーは粉体画
像形成終了後に制御電極上に付着して堆積し、連続して
繰り返し画像記録する間に微小開口部が詰り、安定した
粉体画像を記録できなくなつて信頼性が低下する。

なお、制御電極９に印加する電圧を交流として制御電極
９とトナー担持体１間に交番電界を印加することによつ
て前述のトナーを制御電極９とトナー担持体１との間で
飛翔，戻りを行なわしても良いが、この様にすると、交
流を印加するための駆動が複雑になるばかりでなく、ト
ナーの電荷を揃え十分に制御する必要があるから実用上
は困難である。

これは、導電性トナーにおいては飛翔に必要な量の電荷
が誘導されるのに対し、前述の高抵抗又は絶縁性であり
摩擦帯電される帯電性トナーでは、その電荷量が予じめ
定まつているためにトナーに作用する電界が一定でも電
荷の大小によつて飛翔できるトナーと飛翔できないトナ
ーとが必ず存在する事による。

更に帯電トナーにおいてはその電荷量が環境、特に湿度
によつて変動し易く動作の安定性を損う原因となるが、
導電性トナーの場合には吸湿による抵抗の変化は誘導電
荷量に何ら差を与えないので動作は安定である。

第３図〜第５図は第２実施例を示し、記録装置は第３図
に示すようにロール状のトナー担持体１とロール状の対
向電極３との間に第１，第２導電性トナー飛翔制御部材
２_１，２_２を設けたものであり、第１，第２導電性トナ
ー飛翔制御部材２_１，２_２は第４図に示すように、第
１，第２絶縁性保持プレート７_１，７_２に第１，第２微
小開口部８_１，８_２を微小間隔を置いて多数形成し、そ
の各第１，第２微小開口部８_１，８_２の周囲に第１，第
２制御電極９_１，９_２をそれぞれ配設したものであり、
各第１，第２制御電極９_１，９_２は第１，第２接続線１
３_１，１３_２を介して第１，第２駆動電圧印加手段１０
_１，１０_２にそれぞれ接続してある。

なお、他の構成は第１図に示す記録装置と同一であるか
ら、符号を同一として説明を省略する。

この様な記録装置によれば、第５図(a)，(b)に示すよう
に前述の記録方法と略同一の記録動作で記録体４上に粉
体画像が形成されるが、第１，第２導電性トナー飛翔制
御部材２_１，２_２の第１，第２制御電極９_１，９_２に印
加する電圧Ｖc₁，Ｖc₂の極性を反対又は電位差を持たせ
るようにしてその間にも電界が生じるようにした点が異
なり、これによつてトナー担持体１より飛翔した導電性
トナー５を第１，第２制御電極９_１，９_２間の電界で加
速できるから印字速度、つまり記録速度を速くできて高
速化できると共に、飛翔して第１，第２制御電極９_１，
９_２の第１，第２微小開口部８_１，８_２を通過する導電
性トナー５は第１，第２制御電極９_１，９_２の印加電圧
によりトナークラウドとしてのトナー密度が変調される
ので、記録体４上に付着した印字ドツトの濃度を変調で
きる。

また、トナー担持体１寄の第１制御電極９_１におけるト
ナー担持体１と対向する面に付着した導電性トナー５は
第１，第２制御電極９_１，９_２の印加電圧が切れたと同
時にトナー担持体１へ戻り電圧印加前の状態に復帰する
ので、トナー担持体近傍での導電性トナーの飛散を防止
して画像形成する導電性トナーだけが記録体４上に達し
他の導電性トナーはトナー担持体１へもどり安定した記
録が行なえる。

また、記録体４側の第２制御電極９_２によつて記録体４
への衝突によるトナー飛散を防止できると共に、記録体
近傍でのトナー飛翔速度をコントロールできる。

次に具体例と比較例を説明する。

（具体例１）第３図に示す記録装置において、表面をサンドブラスト
処理したステンレススリーブを有する６極の磁石を内蔵
した直径３０mmのマグネツトローラをトナー担持体１と
し、シリコーンゴムブレードをブレード部材６として導
電性マグネツトトナー（平均粒径９μｍ）より成る導電
性トナー５を薄層設定させ、対向電極３を直径８０mmの
ロール状としてトナー担持体１と５mm隔てて配設し、第
１，第２導電性トナー飛翔制御部材２_１，２_２をトナー
担持体１から２mmと４mmとの位置に配設すると共に、第
１，第２微小開口部８_１，８_２の径を８０μｍ，120μ
ｍとした。

そして、第１制御電極９_１に＋５００Ｖの電圧を300μ
ｓで入力し、第２制御電極９_２に-100Ｖの電圧を第１制
御電極９_１と同期して300μｓで入力すると共に、対向
電極３に＋2000Ｖの電圧を印加した。

これにより、対向電極３上の厚さ１００μｍの上質紙よ
り成る記録体４上に150μｍの径の印字ドツトの画像を
形成でき、その印字ドツトの光学反射濃度は１．０であ
つた。

（具体例２）前述の具体例１と同様な記録装置を用い、第１制御電極
９_１に＋400Ｖ，第２制御電極９_２に-200Ｖの電圧を400
μｓの同期パルスで画像形成の電気信号に基づいて印加
して記録を行なつた。なお、対向電極３には＋2500Ｖの
電圧を印加した。

この結果、記録体４上に９０μｍ径の印字ドツトを得、
その光学反射濃度は１．２である。

（比較例１）前述の具体例１と同様な記録装置において、第２導電性
トナー飛翔制御部材２_２を用いないで印加電圧を具体例
１と同様にして記録を行なつた。

この結果240μｍ径の印字ドツトが得られ、その光学反
射濃度は０．５であつた。

このことからも、第１，第２導電性トナー飛翔制御部材
２_１，２_２を設けることで印字ドツトの濃度を濃くでき
ると共に、その第１，第２制御電極に印加する電圧を変
更することで印字ドツトの濃度の変調できて階調性に優
れた記録方法となることが判る。

第６図(a)〜(d)は第３実施例を示し、第６図(a)〜(c)に
示すように前記第１実施例と同様にして記録を行なつた
後に、第６図(d)に示すように制御電極９に電圧Ｖを印
加して両者間に電界を形成する。

これにより制御電極９に付着した導電性トナー５は印加
された電圧によつて電荷の注入飛翔を行なつて制御電極
９とトナー担持体１間を往復運動する。

この時、トナー担持体１は停止して新らたな導電性トナ
ーは供給されておらず、前述の往復運動している導電性
トナー５がトナー担持体１上に乗つた時点で前述の電界
の作用領域外へ出るとトナー担持体１上に保持されるか
ら、往復運動を行なう導電性トナーは時間の経過ととも
に減少し制御電極９に付着して残留していた導電性トナ
ー５を完全に除去することができる。

なお、前記制御電極９に印加する電圧は記録時に印加す
る電圧と同一でも良いが、好ましくは記録時に印加する
電圧よりも高電圧であるか、記録時よりも長時間印加す
ることが良く、このようにすれば制御電極９に付着して
残留した導電性トナーを効率良く除去できる。

すなわち、第６図(c)で示すようにして記録を終了する
と制御電極９に導電性トナー５が付着して残留するの
で、この残留トナーが長時間に亘つて制御電極９上に存
在すると周囲環境によつても異なるが、その残留トナー
が制御電極９に固着してしまうことが時として発生す
る。特に、高温多湿の環境下においては記録後数日間放
置すると前述の残留トナーの固着が生じ易く、この現象
が発生すると微小開口部８が詰る原因となつて安定した
記録の保持ができなくなる。

また、導電性トナーは、絶縁性樹脂中に導電剤、着色顔
料を分散して混合し、固化した後粉砕、分級して作成さ
れるのが一般的であるが、導電剤の分散が悪いと粒子個
々で見るとその電気抵抗にバラツキを生じ電界によつて
誘導電荷を持ちにくい高抵抗なトナーが存在してしま
う。

これらのトナーは制御電極からトナー担持体側への戻り
を起しにくく、例え極く微量であつても長期間堆積する
と微小開口部の詰りの原因となる。

また、空気中に存在するチリ、ホコリや紙粉等によつて
も微小開口部の詰りの原因となることがある。

この様であるから、制御電極に付着して残留している導
電性トナーを完全に除去することが長期間に亘つて安定
した記録を行なう上で重要であり、本発明者は種々実験
の結果前述の第６図(d)に示すように記録終了後に制御
電極９に電圧を印加するとの簡単な操作で付着残留して
いる導電性トナーを完全に除去できることを見出したも
のである。

なお、第６図(d)において制御電極９に印加する電圧は
交番電圧であるとトナー除去効率が更に高いものとな
る。

すなわち、前述した如く導電性トナーの作成時に分散不
良により生じた高抵抗トナーやチリ、ホコリ等の異物は
直流による電界下では十分な電荷の誘導及び注入が行な
われず飛翔しにくいが、交番電圧による電界下ではそれ
ら自身の摩擦等による真電荷によつて容易に飛翔するた
めに高抵抗トナーや異物をも良好に除去できる。

ここで、前述の第６図(d)に示すトナー除去工程におい
て詳細に検討すると、制御電極に付着残留した残留トナ
ーは制御電極とトナー担持体間の往復運動を行なつてい
るために、少量ではあるが制御電極の微小開口部より対
向電極側へ飛翔する。

この飛翔したトナーを放置すると対向電極や制御電極の
対向電極側面に付着したり、クラウド状態で存在したり
して記録装置を内蔵した複写機等の機内汚れの原因とな
るので、回収する必要がある。

この回収する手段としては、空気流を用いて回収する方
法や、対向電極に絶縁層を設けて対向電極に電圧を印加
して前述のトナーを吸着して静電的に回収する方法等が
挙げられるが、最も簡単な方法はトナー除去工程の際に
微小開口部を遮蔽部材で遮蔽して微小開口部より飛翔ト
ナーが対向電極側に吐出しないようにすることである。

第７図〜第１２図は第４実施例を示し、第７図は記録装
置の説明図であり、対向電極３がロール状本体３ａの表
面にシリコーンゴム層３ｂを被覆したものとなつている
と共に、中空円筒状の弾性体層２０内にヒータ２１を内
蔵したヒートロール２２を対向電極３に圧接し、そのニ
ツプ部に記録体４を通過させるようにした構成となり、
他の構成は第１実施例の記録装置と同一となつている。

なお、導電性トナー飛翔制御部材２は第８図，第９図に
示すように絶縁性支持板７に多数の微小開口部８を直線
状，千鳥状に形成し、その周囲に制御電極９をそれぞれ
設けたものや、第10図に示すように絶縁性支持板７に幅
狭長尺なる微小開口部８を形成し、この微小開口部８の
両側に制御電極９を微小間隔を置いて設けたものとなつ
ており、微小開口部８の形状は円形でなく多角形、長円
形でも良く、印字ドツト１２の大きさに相当する導電性
トナーのトナー通過開口を形成するようにすれば良い。

また、通常の電子写真現像に用いる現像機でトナー担持
体１上に導電性トナー５を均一の薄層状に供給するよう
にしても良い。

この様な記録装置において駆動電圧印加手段１０によつ
て制御電極９とトアー担持体１との間に適宜な大きさの
パルス状電圧を画情報に従つて印加すると第１実施例と
同様にして導電性トナー５が対向電極３上に飛翔して印
字ドツト１２を形成し、その印字ドツト１２がヒートロ
ール２２で記録体４上に転写定着されて記録を行なう。
この時、制御電極９に印加する電圧はトナー担持体１上
の導電性トナー５に作用する電界が５×１０^５Ｖ／ｍ以
上となるようにすることが望ましい。

ここで、対向電極３の表面はシリコーンゴム層３ｂとな
つて硬度が低く、粘着性が高くなつているので、飛翔し
た導電性トナー５が拡散せずに締まり良く付着して微小
開口部８のトナー通過開口の大きさと同一大きさの印字
ドツト12を形成できる。

すなわち、対向電極３の表面をＰＥＴ、ポリイミドとし
たり、対向電極３に記録体４として普通紙を接して飛翔
トナーを普通紙に付着させたりする場合には、飛翔トナ
ーが硬度の高い粘着性の低い材質より成る部分に衝突す
るので、印字ドツトが拡散して締まりのないものとなつ
て不鮮明な記録となる。

この理由は明確でないが、第１１図(a)に示す如く飛翔
した導電性トナー５が対向電極３側に衝突する際のはね
返りや、第１１図(b)に示すように印字ドツト１２の第
１層目トナーと第２層目トナー間で電荷変換を行い第２
層目のトナーが再飛翔する事のいずれか一方又は両方が
原因であると推測される。

なお、対向電極３上の印字ドツト１２はヒートロール２
２とのニツプ部を通過する際に加圧及び加熱されること
で溶融し記録体４に浸透してほぼ１００％転移して定着
されるが、この印字ドツトの記録体への転写手段として
は静電転写等も可能であるが転移の効率の高さ及び転移
時の印字ドツトの乱れの少なさ等から前述の方式が最適
であり、又前述の方式であれば転移と定着の２つの工程
を同時に行なうことができるので故障の原因となる工程
の数が減少して信頼性が高まると共に、記録装置を小型
化できる。

また、第１２図に示すように対向電極３のロール状本体
３ａ内にヒータ２１を設けても良い。すなわち、本発明
に係る記録方法によれば対向電極３と制御電極９との距
離を長くすることができるので、対向電極３の内部にヒ
ータ２１を設けてもその熱が制御電極９、トナー担持体
１に伝導することが極めて少ないからヒータ２１による
悪影響がない。

このようにすれば、シリコーンゴム層３ｂ上の印字ドツ
ト１２を形成するトナーは予じめ加熱され溶融状態とな
つて記録体４と圧接するから、転写効率が高くなつて高
速度での転移が可能である。

以上述べたように、第４実施例においては飛翔した導電
性トナーが対向電極３上のシリコーンゴム層３ｂに拡散
なく締まり良く付着して印字ドツトを形成できるから、
良好な記録が行なえる。

第１３図は第５実施例を示し、前述の第４実施例で述べ
た対向電極３側での飛翔トナーの拡散を防止するもので
あり、記録体４としてシリコーンゴム等のトナーとの粘
着付着力の強い材質を用いることで、第１３図(b)に示
すように飛翔した導電性トナー５の記録体４との付着力
を大きくして拡散を防止し、拡散のない締まりの良い印
字ドツト１２を形成できるものである。

なお、記録体４としては普通紙に粘着剤を含浸させたも
の、フイルム上に粘着剤を塗布したもの等でも良く、こ
の印字ドツトを普通紙に記録するには第４実施例に示す
ようにして普通紙に転写，定着すれば良い。

第１４図〜第１７図は第６実施例を示し、記録装置は第
１４図に示すように対向電極３の回転方向手前側にコロ
ナ帯電器３０を対向配設したものであり、その他の構成
は第１実施例と同一となつている。

この記録装置によれば第１５図(a)〜(c)に示すように前
述と同様にして印字ドツト１２を記録体４上に形成して
記録できるが、第１５図(a)に示すようにコロナ帯電器
３０で記録体４を帯電して電荷を持たせ、その後に第１
５図(b)，(c)に示すように飛翔した導電性トナー５を記
録体４に付着するので、その飛翔トナーの記録体４への
付着力が電荷によるクーロン力によつて強くなり、前述
の第４，第５実施例に述べた飛翔トナーの拡散がなくな
つて締りのある印字ドツト１２を形成できると共に、記
録体４を高速度で搬送しても印字ドツト１２が微動する
ことがなくて画像の乱れやトナー飛散を生じないように
できる。

したがつて、記録装置を内蔵した複写機等の機内をトナ
ーで汚染することがないと共に、解像力の高い光学反射
画像濃度の高い印字ドツトが得られて優れた記録を行な
うことができる。

なお、記録体４に電荷を与えるには第１６図に示すよう
に、芯材３１にテフロン繊維３２を植設したフアーブラ
シ３３を記録体４に摺接して対向電極３と反対方向に対
向電極３より高速で回転して摩擦帯電しても良いし、第
１７図に示すように導電ローラ３４を記録体４に接触す
ると共に、バイアス電源３５に接続し、導電ローラ３４
を対向電極３と略同一速度で回転して電荷を注入するこ
とで帯電しても良い。

次に具体例と比較例を説明する。

（具体例１）表面を荒した肉厚２mmで直径３０mmのアルミスリーブ内
にマグネツトを配設してロール状のトナー担持体１と
し、その表面にゴムブレードで導電性トナー５の薄膜を
形成すると共に、導電性トナー５は平均粒径８．５μｍ
の磁性粉含有の導電性トナーとした。

一方、トナー担持体１と２mm隔てて直径80mmのステンレ
ス製のロール状の対向電極３を配設し、その両者間に直
径９０μｍの微小開口部８と制御電極９とを有する導電
性トナー飛翔制御部材２を、トナー担持体１の表面より
５００μｍ隔てて設けると共に、トナー担持体１の表面
を接地し、対向電極３は-3000Ｖを継続的に印加し、制
御電極９には-600Ｖを500μｓの矩形パルスで画像信号
に基づいて印加する。

そして、対向電極３へ記録体４を接触して搬送し、その
記録体４が印字部、つまりトナーが飛翔してくる位置の
手前で＋５．５ＫＶのコロナ放電により記録体４の表面
に電荷を与えた。

この記録体４は上質紙を用いた。

以上の様にして画像形成したところ記録体４上に１２０
μｍ径の印字ドツトの画像が形成され、その印字ドツト
の光学反射濃度は１．２であつた。

（具体例２）２５mm径のアルミスリーブの表面に１１００ガウスの磁
力を有するマグネツトローラをトナー担持体１とし、ア
ルミ製ドクターブレードでトナー薄膜をスリーブ上に作
成すると共に、そのトナーは磁性粉混入した導電性トナ
ーとした。

前述のトナー担持体１の表面より３mm離隔して直径５０
mmのロール状の対向電極３を配設し、両者間に直径９５
μｍの円形微小開口部８の周囲に環状の制御電極９を設
けて成る導電性トナー飛翔制御部材２を、トナー担持体
１の表面から７００μｍ離隔して設けると共に、画像信
号に基づいて電圧を印加する駆動電圧印加手段に各制御
電極を接続した。

トナー担持体１の表面は接地、対向電極３は+3000Ｖが
継続的に接続され、制御電極には-400Ｖが700μｓの矩
形パルスで画像信号に基づいて印加した。

記録体４としては５０μｍマイラーとし、印字部直前で
テフロン製のフアーブラシを圧接してマイラーの搬送速
度の１５倍の線速度で回転させ、これによつてマイラー
を陽極性の摩擦帯電を行なつた。

以上の様にして画像形成したところ、マイラー上に直径
１１０μｍの印字ドツトの画像を形成でき、その光学反
射濃度は１．１であつた。

（比較例１）具体例１においてコロナ帯電を行なわないで画像形成し
たところ、印字ドツトの光学反射濃度は０．５で、記録
体上の非画像にも若干トナーの飛散付着部があつた。

（比較例２）具体例２においてフアーブラシによる摩擦帯電を行なわ
ないで画像形成したところ、印字ドツトの径が190μｍ
で光学反射濃度が0.65であつた。

このことより、記録体４を帯電した後に飛翔トナーを付
着するようにすれば、印字ドツトは拡散のない締りの良
いものとなることが判明する。

第１８図〜第２２図は第７実施例を示し、記録装置は第
１８図に示すように第１実施例と略同一であり、対向電
極３の印字部より手前にコロナ帯電器３０を配設した点
及び、対向電極３の表面に絶縁部３′と導電部３″と
が、第１９図に示すように周方向に等間隔で形成された
り、第２０図に示すように一松模様に形成されたり、第
２１図に示すように長手方向に等間隔に形成されている
点で相違する。

つまり、対向電極３が金属ロール状となり、その表面に
絶縁部３′と導電部３″とが点在していることがこの実
施例の大きな特徴である。

この様な記録装置による画像形成は第２２図(a)，(b)，
(c)に示すように第１実施例と略同様に行なわれている
が、対向電極３の表面が絶縁部３′と導電部３″とが点
在していると共に、その表面はコロナ帯電器３０で帯電
されているので、絶縁部３′には印字部に到達する以前
にコロナ帯電器３０で電荷が与えられ、導電部３″には
所定の電圧が印加されることになる。

このために、記録体４の表面に付着した導電性トナーの
保持力が充分大きくなると共に、飛翔してきた導電性ト
ナーが記録体へ衝突してそのトナーの弾性ではねた時も
直ぐにトナーを記録体４上に付着でき、しかも導電性ト
ナー中のドナー電荷のリークも大きく生じないようにな
ると共に、記録体４を高速で搬送しても画像が乱れない
から記録体の搬送効率を非常に良くできる等の利点を有
する。

次に具体例と比較例を説明する。

（具体例１）非磁性のステンレス鋼で肉厚１．５mm、直径２８mmのス
リーブ内に６極のマグネツトを配設したマグネツトロー
ラをトナー担持体１とし、その表面にシリコーンゴムブ
レードを用いてトナーの薄層を作成し、そのトナーは平
均粒径10.3μｍでパルク充填での電気抵抗が１０⁴Ωcm
で磁性体を含有する導電性トナーとした。

トナー担持体１と１．２mm離隔して直径６０mmのステン
レス製対向電極３を配設し、その対向電極３の表面は２
０μｍの辺の長さの一松模様でステンレンスの導電面と
絶縁性ホトレヂストにより絶縁部と導電部とが点存する
ものとし、この対向電極３とトナー担持体１との間に10
0μｍ径の小開口部８と制御電極９とを有する導電性ト
ナー飛翔制御部材２を、トナー担持体表面より６００μ
ｍ離隔して設置した。

トナー担持体表面は接地し、対向電極３の導電部は-300
0Ｖを継続的に印加し、制御電極９には-700Ｖを600μｓ
の矩形パルスで画像信号に基づいて印加した。

対向電極３の表面には印字部の手前で前工程として+5.5
KVのコロナ帯電を施してその絶縁部に+100Ｖの電荷を与
えた。

記録体４としてはロール紙を用いて対向電極３に接触し
て搬送した。

このようにして記録を行なつたところ記録体４上の印字
ドツトの光学反射濃度は１．１であつた。

（具体例２）具体例１の対向電極３を４０μｍ巾のステンレス導電面
ストライプと１０μｍ巾の絶縁性ホトレズストの絶縁帯
が周方向に沿つて交互にあるものとし、他の条件を具体
例１と同一として画像形成を行なつたところ、記録体４
上の印字ドツトの光学反射濃度は１．２であつた。

（比較例１）具体例１において表面全部がステンレスの導電面である
対向電極３とし、他の条件を具体例１と同一として画像
形成を行なつたところ、記録体４上の印字ドツトの光学
反射濃度は０．７であつた。

以上のことから、対向電極３の表面を絶縁部と導電部と
が点存するものとすれば、光学反射濃度の大きな印字ド
ツトとなつて良好な画像が形成できることが判る。

第２３図〜第２６図は第８実施例を示し、記録装置は第
２３図に示すようにロール状のトナー担持体１の上方に
ロール状の対向電極３を配設し、その両者間に導電性ト
ナー飛翔制御部材２を設けたものであり、前述の第１実
施例の記録装置と略同一となつていると共に、トナー担
持体１の表面が凹凸を連続して形成する構造である点が
著しく相違し、この実施例の特徴となつている。第２３
図で４０はヒート定着ローラであり、記録紙４はヒート
定着ローラ４０と対向電極３とのニツプ部を通過するよ
うにしてある。

この様な記録装置によれば第２６図(a)，(b)，(c)に示
すように第１実施例と略同様にして画像を形成される
が、導電性トナー５がトナー担持体１表面の凹凸４１に
より担持されて搬送されるので安定して薄層として搬送
供給されることになる。

つまり、前述したように本発明に係る画像形成において
良好な画像形成を繰り返し行うためにはトナー担持体１
上への導電性トナーの十分な補給及び充分量なるトナー
の搬送を行なうこと及び、トナー担持体１上のトナー層
が薄くしかも均一である必要性がある。

そこで前述のようにトナー担持体１の表面を連続した凹
凸形状として前記の要望を満足できるようにした。

すなわち、ブレード部材６でトナーを均一な薄い層状と
してトナー担持体１の表面に形成しても、トナーは凹凸
４１の凹部に溜つて充分量なるトナーを搬送できてトナ
ー搬送効率を向上できる。

また、高速記録に際しても、その記録速度に対向する速
度でトナー担持体１を回転しても凹凸４１の凹部内にト
ナーが堆積しているから飛散が生じることがない。

また、記録終了後のトナー担持体１の表面はトナーが飛
翔した跡が生じてトナー量が減少するが、ブレード部材
６でトナーを均一なトナー層として補給でき、かつ補給
されたトナーは凹凸４１の凹部内に堆積するので、十分
なるトナー補給量が得られる。

また、トナーの誘電電荷量を安定して与えることがで
き、トナーの電荷量が一定で画像の濃度のバラツキが少
なくなる。

なお、凹凸４１のピツチは５μｍから100μｍの範囲
で、好ましくは２０μｍから４０μｍの範囲が良く、凹
部の深さは３μｍから８０μｍの範囲が良く、好ましく
は５μｍから２０μｍの範囲が良いと共に、これら凹凸
のピツチ、深さはトナーの粒径によつて決定され、トナ
ー粒径は印字ドツト（一画素）の大きさやトナー粒子の
流動性又は電気抵抗値により決定される。

また、トナー担持体の表面の材質は抵抗値が１０^４Ωcm
以下の導電物質ならどの様な物質でも良いが、好ましく
は抵抗値が１０^２Ωcm以下の機械的強度の高い剛性、例
えば金属一般、導電性付与硬質高分子材等が望ましい。

次に具体例を説明する。

肉厚２mmで直径３０mmのアルミ製スリーブ内にマグネツ
トを設けてマグネツトローラとすると共に、そのスリー
ブの表面にローレツト加工してピツチ２０μｍ、深さ１
０μｍの凹凸を形成してトナー担持体１とした、この導
電率は10^-6Ωcmであつた。

このトナー担持体１の表面に３mm厚さのシリコーンゴム
ブレードを圧接して、平均粒径９μｍ、導電度１０^３Ω
cmの導電性トナー５の薄層を均一厚さに作るようにし
た。

このトナー担持体１と対向して５０mm直径の導電性ロー
ラを対向電極３として離隔して設け、その上面に記録用
普通紙を記録体４として搬送させ、記録体４とトナー担
持体１の間に９０μｍ径の微小開口部８の周囲に制御電
極９を設けた導電性トナー飛翔制御部材２をトナー担持
体１と200μｍ、対向電極３と400μｍ離隔して配設し、
各制御電極９を駆動電圧印加手段に接続して画像信号に
基づいて500μｓの矩形パルスで電圧を印加するように
した。

制御電極９には７００Ｖの電圧を印加し、対向電極３に
は２５００Ｖの印加電圧を制御電極信号パルスと同期し
て印加すると共に、トナー担持体１は接地してゼロ電位
とした。

この様にして画像形成したところ、普通紙上に100μｍ
径、可視濃度１．２の印字ドツトの画像が形成された。

第２７図は第９実施例を示し、記録装置は第１実施例と
略同一であり、トナー担持体１の表面に導電性トナー５
を付着して担持する手段が第１実施例と異なる。

つまり、トナー担持体１は導電性ロール５０となつて導
電性ケース５１内に回転自在に設けられ、その導電性ケ
ース５１内に設けたシールド部材５２で導電性ロール５
０と気密保持されて内部に密閉空間５３を構成している
と共に、底部にヒフク線５４を配設し、このヒフク線５
４を交番電圧源５５に接続してヒフク線５４に交番電圧
を印加して導電性トナー５に電荷を誘導し密閉空間５３
内で飛翔せしめてクラウド状態にし、これによつて導電
性ロール５０の表面に付着させるようにしてある。

なお、トナー飛翔が終了した導電性ロール５０の表面は
ブレード部材５６と摺接して残留しているトナーが掻き
落し除去され、再びトナーが均一に付着するようにして
ある。

このように、ヒフク線５４に交番電圧を印加して電界の
作用によつてのみ導電性トナー５をクラウド状態として
導電性ロール５０の表面に付着するようにすれば、摺動
部材や空気流を用いる必要がないのでその装置の信頼性
が高く、かつ装置全体を小型化できる。

また、導電性ロール５０への導電性トナー５への付着
は、クラウド状態のトナーの電荷による静電吸着によつ
て行なわれるので、電荷を持たないクラウド状態のトナ
ーに比較して導電性ロール１０への供給効率が高くな
る。

また、導電性ロール５０表面に付着して形成されるトナ
ー層は、クラウド状態のトナーが吸着して層状となるか
ら、そのトナー層は非常に均一な厚さとなると共に、導
電性ロール５０に付着したトナーは電荷が導電性ロール
５０側にリークして無電荷、あるいは微小電荷しか保持
しないので導電性ロール５０に固着する時がなく画像形
成時に容易に飛翔することになつて本発明に係る画像形
成に用いるに最適なものとなる。

第２７図においてヒフク線５４は１本置き毎に交番電源
５５の両端に接続されて１本置き毎のヒフク線５４に異
なる位相の電圧が印加されるように構成してあり、これ
によつて隣接するヒフク線間に電界を作用させてクラウ
ドの発生効率を向上できる。

なお、ヒフク線５４の接続方法はこれに限るものではな
く、例えば三相交流を用いると共に、ヒフク線の３本置
きに各位相を印加するようにしても良い。

前述の様にして導電性ロール５０に付着した導電性トナ
ー５は制御電極９に向けて搬送され、第１実施例と同様
にして記録体４上に画像形成される。

この画像形成の際に導電性ロール５０上に形成される導
電性トナーのトナー層が均一厚さであることが重要であ
り、トナー層が均一な厚さでないと制御電極９に電圧を
印加した時に往復運動する導電性トナー量が変動して制
御電極９に同一のパルス状電圧を印加しても記録体４上
の印字ドツトの濃度が異なり、画像濃度が変動してしま
う。

このようであるから前述の第２７図に示す記録装置によ
れば導電性ロール５０上にトナー層を均一厚さで形成で
きるから、制御電極９に同一のパルス状電圧を印加すれ
ば印字ドツトの濃度は同一となつて画像濃度が均一とな
る。

また、画像形成の際に導電性ロール５０上に形成される
トナー層は導電性であることが必要であり、これは制御
電極９に電圧を印加してトナーに電荷の誘導注入による
往復運動を行なわせるためである。

これに対して、帯電トナーを用いるか、又は誘電層を有
するロールをトナー担持体として用いると、ロール上に
トナーが自身の電荷による鏡像力で付着するのでトナー
の供給、トナー層形成が容易となるが、前述した電荷の
誘導注入による往復運動が行なえなくなつて画像形成で
きない。

また、トナーとして磁性導電性トナーを用いると共に、
トナー担持体としてドナーロール、マグネツトロールを
用いてトナーを磁力によつて供給、搬送を行なうこと
で、トナー層形成搬送及び電荷の誘導注入を満足できる
が、この様に磁性導電性トナーを用いると磁性粉を含有
するために良好な発色性を有するカラー記録を行なう事
ができない。

これに対して、第２７図に示す記録装置によれば磁力を
用いずにトナー担持体となる導電性ロール５０上に導電
性トナーを均一厚さの層状に形成できるから、良好な発
色性を有するカラー記録を行なう事ができる。

例えば第２８図に示すように前記の記録装置を複数並設
し、各記録装置の導電性ケース５１内に異なる色の導電
性トナー５を入れ、各色に対応した画像信号を制御電極
９に印加して各色毎に前述と同様に画像形成するように
すれば良い。

かかるカラー記録装置であれば、記録体４へのトナーの
飛翔は制御電極９の微小開口部８から吐出したトナーの
一方向の飛翔であるので、各々の導電性ケース５１内の
色の異なるトナーが混合することがなく、粉体カラー記
録において生じ易い各色トナーの混入が生じる事がなく
色再現が良好に行なえる。

発明の効果制御電極９に画像信号に応じて電圧に印加するだけで記
録体上に画像形成して記録できるので、従来の様に複数
の記録工程を必要としないから信頼性、維持性が良くな
ると共に、装置が小型で安価となる。

また、制御電極９とトナー担持体１の間に形成される電
界によってトナー担持体１上の導電性トナー５を飛翔さ
せるので、この電界を制御することで記録を制御でき、
制御電極９と対向電極３との間隔を広く取ることがで
き、かつその許容差が広くなって記録装置を構成するこ
とが容易であると共に、記録体４の厚さや種類に対する
制限も極めて小さくなる。

また、制御電極９と対向電極３間は一様電界で良いため
に、記録体として普通紙を用いてもその含水による抵抗
低下及び電界の拡散があっても何ら影響されずに良好な
る記録が行なえる。

また、記録体４は導電性トナーと非接触であるから記録
体４の地肌カブリが全く生じることがない。

また、制御電極９への印加電圧を変更することで微小開
口部８を通過するトナー量を制御できるから画像濃度を
容易に制御できて、階調記録が容易に行なえる。

また、画像形成後にトナー担持体１を停止して制御電極
９に電圧を印加することでトナー担持体１と制御電極９
間に電界が形成され、これにより制御電極９に付着した
導電性トナー５は印加された電圧によって電荷の注入飛
翔を行なって制御電極９とトナー担持体１間を往復運動
するが、この時、トナー担持体１は停止して新らたな導
電性トナーは供給されておらず、前述の往復運動してい
る導電性トナー５がトナー担持体１上に乗った時点で前
述の電界の作用領域外へ出るとトナー担持体１上に保持
されるから、往復運動を行なう導電性トナーは時間の経
過とともに減少し制御電極９に付着して残留していた導
電性トナー５を除去することができ、長期間に亘って安
定した記録を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すものであつて、第１図，第
２図は第１実施例を示し、第１図は記録装置の斜視図、
第２図(a)〜(c)は記録動作説明図、第３図〜第５図は第
２実施例を示し、第３図は記録装置の正面図、第４図は
導電性トナー飛翔制御部材の斜視図、第５図(a)，(b)は
不具合説明図、第６図(a)〜(d)は第３実施例の動作説明
図、第７図〜第１２図は第４実施例を示し、第７図は記
録装置の正面図、第８図，第９図，第１０図は導電性ト
ナー飛翔制御部材のそれぞれ異なる正面図、第１１図
(a)，(b)は動作説明図、第１２図は記録装置の変形例を
示す正面図、第１３図(a)〜(c)は第５実施例の動作説明
図、第１４〜第１７図は第６実施例を示し、第１４図は
記録装置の正面図、第１５図(a)〜(c)は動作説明図、第
１６図，第１７図は記録体帯電手段の異なる正面図、第
１８図〜第２２図は第７実施例を示し、第１８図は記録
装置の正面図、第１９図，第２０図，第２１図はトナー
担持体の異なる斜視図、第２２図(a)，(b)，(c)は動作
説明図、第２３図〜第２６図は第８実施例を示し、第２
３図は記録装置の正面図、第２４図，第２５図は導電性
トナー飛翔制御部材の正面図、平面図、第２６図(a)，
(b)，(c)は動作説明図、第２７図，第２８図は第９実施
例を示し、第２７図は記録装置の正面図、第２８図はそ
の応用例の説明図である。１はトナー担持体、２は導電性トナー飛翔制御部材、３
は対向電極、４は記録体、５は導電性トナー、８は微小
開口部、９は制御電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者井上七穂神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロツクス株式会社海老名事業所内 (56)参考文献特開昭58−104769（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−44456（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−55763（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−224369（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性トナー５を担持するトナー担持体１
と対向電極３との間に、複数の微小開口部８と各微小開
口部８のトナー通過を制御する複数の制御電極９とを備
えた導電性トナー飛翔制御部材２を配設した画像記録装
置の前記制御電極９に、画像信号に応じて電圧を印加し
てトナー担持体１上の導電性トナー５を制御電極９側に
飛翔させ、この飛翔した導電性トナーを微小開口部８を
通過して対向電極３側に移行して記録体４上に付着させ
ることで画像形成する粉体画像記録方法において、画像形成時に前記トナー担持体１を回転させて導電性ト
ナー５を制御電極９側に順次搬送し、画像形成終了後に
前記トナー担持体１を停止して前記制御電極９に電圧を
印加することを特徴とする粉体画像記録方法。