JPS6329766A - 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】 （発明の産業上の利用分野） 本発明は、画像形成装置に関する。特に詳細には現像剤
担持体上に塗布された現像剤により直接画像形成する画
像形成装置に関する。

（従来技術） 従来この種の装置としていくつかの方式が提案されてい
る０例えば、レーザービームプリンターと称される方式
は、あらかじめｌ極性の帯電を施した感光体を画像電気
信号により制御されたレーザー光で露光することにより
感光体上に静電潜像を形成し、現像剤担持体上から静電
潜像に対応して現像剤を感光体上に転写して静電潜像を
顕画化し、更にこの顕画像を転写材上に転写した後これ
を定着するものである。このような方式では、電気情報
は光情報および電荷情報への変換を経て顕画化されるた
め、装置が複雑となる欠点があった。他方、針状電極を
用いて直接電気情報から静電層（ｔ（電荷情報）を得、
これを現像して顕画像情報を得る方式も提案されており
、いわゆるマルチスタイラス方式と称されている。

しかしながらこれらの方式に比べて、直接に電気情報か
ら顕画像情報を得られれば装置の簡略化という面に於い
て更に実利であるのは論をまたない、そのような目的を
達成するものとして、例えば、インクジェット方式或い
は感熱記録方式が提案されているが、前者は液体を顕画
材として使用するため取り扱いが面倒であり、後者は熱
により発色する特殊な用紙を使用しなければならないと
いう欠点を有していた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上述の点に鑑み、電気情報から直接に顕画像
情報を任意の媒体上に簡易に得られる装置を提供するも
のである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の特徴とするところは、現像剤担持体上の現像剤
に選択的に帯電する手段により電荷情報としての潜像を
形成し、この潜像に対応する現像剤のみを転写すること
により顕画化する画像形成装置にある。

ここで使用可能な選択的帯電手段は、例えば、電子透過
記録管（Ｔｈｉｎ　　Ｆｉｌｍ　　Ｐｅｎｅｔｒａｔｉ
ｏｎ　　Ｐｒｉｎｔｉｎｇ　　Ｔｕｂｅ）やＵＳＰ４，
１５５，０９３に開示されている放電を利用した帯電手
段等を用いても良いが、例えば特公昭５４−３０２７４
号、特開昭５４−１１１２７２号（ＵＳＰ４２５９６７
８）、特開昭５６−１５５２９号（ＵＳＰ４３０３９３
０）、特開昭５７−３８５２８号等に開示されている固
体電子ビー云発生手段を用いることも好ましい。

（実施例） 第１〜第３図は本発明の実施例に使用した帯電装置で、
第１図は基板の平面図、第２図は帯電装置のＸ方向の断
面図、第３図はＹ方向の断面図である。ＳＵは電子線源
の本体であるところの基板であり、本実施例ではｎ形の
シリコン基板を用いた。

ＥＸ　ｌ　、ＥＸ２　、ＥＸ３、−−−−はＸ方向の選
択を行う電極テアリ、ＥＸＩ　、ＥＸ２　、ＥＸ３　。

−一一一は接点領域を介して、高ドープｎ影領域ＨＤ１
、ＥＢ２．ＥＢ３．−−−一と七れぞれ接続されている
。またＥＹはＹ電極で、やはり接点領域を介して高ドー
プＰ形通路ＰＰと接続されており、ＥＸＩ　、ＥＸ２　
、ＥＸ３、−−−一とＥＹ、ｌ！−によりマトリックス
を構成している。ＳＵ上には絶縁層ＩＬを介して、引き
出し電極ＰＥが設けられ、電子線源ＥＢＩ、ＥＢ２．Ｅ
Ｂ３．−−−一を形成している。ＳＵと相対向し、所定
の厚みを有するスペーサを介して、表面板ＦＰが配置さ
れ、ＦＰ上にはＰＥに対応する位置に加速電極ＡＥが設
けられると共に、ＥＢ　１　、ＥＢ２　、ＥＢ３、−−
−一に対応する部位は、ＢＮ、ＳｉＣ等の電子透過性の
部材（電子窓）が用いられている。また、ＦＰにＡ文等
の金属薄膜を用いる車によりＡＥと電子窓を兼ねる方法
もある。ＳＵとＦＰ間の空間は、電子を所望のエネルギ
ーに加速するために、真空とする必要があるが、通常１
０−５〜１０−９Ｔ　ｏ　ｒ　ｒ程度の圧力が望ましい
、こうした圧力を維持できる様にＳＵとＦＰを気密封止
する。

次に上記構成ニｔ−３イテ、ＥＸＩ　、ＥＸ２　、ＥＸ
３、−−−一とＥＹとに、アバランシェ増幅作用がｐ−
ｎ接合部で生ずるような電圧を印加し、同時にＰＥにあ
る大きさの電圧を与えることにより、ＥＢＩ　、ＥＢ２
　、ＥＢ３．−−−−より電子が流出する。コノ時、Ｅ
Ｘｌ　、ＥＸ２　、ＥＸ３、−−−−を適当に選択する
ことにより、任意の電子線源より電子を取り出す事がで
きる。電子流出のメカニズムについては、例えばＵＳＰ
４，２５９，６７８に詳述しであるので略す１次にＡＥ
に所定の電圧を印加しておくことにより、電子線源より
流出した電子は所望のエネルギーまで加速され、ＦＰの
電子窓を透過する６例えば、電子窓として、ｌ濤ｍ厚の
ＳｉＣを用いた場合、ＡＥに２５ＫＶを印加する事によ
り、９０％の電子を帯電装置の外に取り出す事ができる
。

第４図に、前記帯電装置を用いて本発明を実施した際の
制御に関する概念図を示す、　ＥＢｎ　（ｎ＝　１　、
２　、３−一−−）に対応して、制御ネイツチＴＲｎ　
（ｎ＝　１．２．３−−一−）が設けられている。制御
端子ＣＴｎに信号パルスを印加することによって電子放
出を制御できる。

一方、ＰＥに印加する電圧ｖＰはＶＰ＞ＶＣＣとなる様
に設定し、ＡＥに印加する電圧ｖＡは、ＥＢｎより流出
した電子がＦＰより帯電装置の外に射出するのに十分な
エネルギーを得られる様に設定する必要がある。このＦ
Ｐより大気中に射出した電子は、現像剤担持体Ｓ上の現
像剤Ｔへの距離が十分短かければ、直接到達することに
より現像剤Ｔを負に帯電する。また、電子が空気中の分
子に衝突することによって得られる陰イオンも、選択電
極ＧＥと現像剤担持体Ｓ間のＶＣによる電界により現像
剤Ｔを負に帯電する。

−実温５図のように、選枳電８ｉＧＥを現像剤担持体に
対し正電位とすることにより、陽イオンにより現像剤Ｔ
を正に帯電せしめることもできる。

以後第４図、第５図の破線部をＭＥＢと称す。

第５図により本発明の一実施例を詳細に説明する。

Ｓは現像剤担持体としての非磁性スリーブで、矢ａ方向
に回転駆動される。該部材Ｓは回転駆動される非磁性の
無端ベルト部材である場合もある。以下鎖部材Ｓを現像
スリーブ或は単にスリーブという０Ｍは該スリーブＳの
内空に挿入配設した磁界発生部材たる固定マグネットロ
ールで、上記現像スリーブＳは該固定のマグネットロー
ルＭのまわりを回転する。Ｈは現像スリーブＳに対する
現像剤供給手段としてのトナーホッパーで、現像スリー
ブＳはこのトナーホッパＨ内に略右周面を入り込ませて
配設しである。Ｂはトナー層厚規制部材として現像スリ
ーブｌの上側路中央部に於て下辺を該スリーブ面との間
に適当な僅少間隙α（例えば２００ルｍ）を保たせて接
近させて配設した磁性ブレード、ＴはホッパＨ内に収容
した現像剤たる一成分磁性トナー、Ｐは現像スリーブｌ
のホッパ３側と反対側に於て、該スリーブ面に形成保持
される後述のトナー薄層５１面との間に僅少な間隙β（
例えば３００ｙＬｍ）を保って接近通過する例えば紙等
の転写部材であり、現像スリーブ面のａ方向回転移動に
対してＣ方向に接近通過する。この両部材Ｓ働Ｐの最接
近部を便宜上転写部Ａという。

転写部材Ｐはｂ方向に回転する金属ローラーＰＲにより
駆動される。現像剤たるトナーＴは、磁性ブレードＢと
マグネットロールＭにより一定層厚に規定されスリーブ
Ｓ上に塗布されるが、このトナー層厚は一般に間隙αよ
り小さくαおよびマグネツ）Ｍの磁力およびトナーＴの
スリーブＳとの摩擦帯電量により決まり一般には５０ｇ
ｍ程度となる。

このトナー層厚により顕画像の解像力が制限されるため
Ｍ層であることが望ましい、安定にトナー層厚が決定さ
れるためにトナーＴの摩擦帯電は望ましく、このためト
ナーＴの体積抵抗率は１０１２Ωｍ以上あることが望ま
しい。

こうして得られるスリーブＳ上のトナー層Ｔへ前述のＭ
ＥＢより画像信号に応じた帯電が施される。この帯電は
トナーＴの摩擦帯電の極性と逆極性であることが望まし
く、これにより転写部Ａに於いてバイアス電源ＤＢによ
る電界により、画像信号に応じた帯電がなされた部分の
み非接触トにナーＴが飛翔し、これにより顕画化がなさ
れる。

このときバイアス電源ＤＢの極性は基本的には、ＭＥＢ
によって与えられる帯電と逆極性であるが、転写部Ａに
於けるトナーの飛翔を容易にするために、スリーブＳと
金属ローラＰＲとの間に交流バイアスなどのバイアスを
重畳することも望ましい、（例えば特開昭５５−１８６
５９号公報参照）。

このように紙等の転写材Ｐ上に形成された顕画像は、不
図糸の従来公知の定着手段即ち熱ロール定着器或いは圧
力定着器等により定着することにより、実用に供せられ
る。

上述の帯電手段ＭＥＢは、転写材Ｐの幅、あるいはスリ
ーブＳの長さと同一程度の長さであることが望ましいが
、実際には上記長さの数分の１の長さのものが製造上容
易な場合もある。このようなときにはＭＥＢを複数並べ
て用いる。或いはＭＥＢをスリーブＳの長さ方向に機械
的に走査して用いる等の手段を取っても良い。

前記実施例においては磁性トナー、即ち、通常は黒色で
ある現像剤を用いた例について述べたが、非磁性トナー
を薄層にスリーブ上に塗布することにより、黒色以外の
顕画像を得ることができ、このような手段を複数用いる
ことにより多色カラー画像を得ることもできる。

第７図により非磁性トナーを用いた画像形成装置につき
説明する。

図においてＳは現像剤Ｔを担持するスリーブであり、こ
のスリーブＳの上部には非磁性現像剤Ｔと磁性粒子ＭＰ
の混合体を貯蔵する樹脂やアルミニウム等の非磁性材料
を用いた容器Ｈが位置し、この容器Ｈのスリーブ回転方
向下流には、磁性ブレードＢがねじ止めされている。

一方、この磁性ブレードＢに対するスリーブＳの反対側
には、磁石Ｍが設けられている。この磁石の取付は位置
は、磁極の位置と磁性ブレードＢとの関係で決定され、
実際には磁性ブレードＢの位置よりも若干上流側に磁極
を設けることで形成する磁界の作用で、磁性粒子の流出
防止、及び現像剤の均一塗布の点で更に良好な結果を得
る。

上記構成において、容器Ｈ内の磁性粒子ＭＰは、磁石Ｍ
のＮ極と磁性ブレードＢとの内に生じる磁界により、磁
気ブラシを形成する。そして、スリーブＳが回転するこ
とにより上記磁気ブラシを保持したまま、磁性粒子と非
磁性現像剤とは攪拌混合される。この状態で容器Ｈの磁
性ブレード側では、このブレードＢの存在により現像剤
と非磁性粒子の混合体は、このブレードにより移動が阻
止されて上昇し、矢印ｄ方向に循環運動する。

これにより非磁性現像剤は、磁性粒子との混合によりス
リーブＳないしは磁性粒子によって摩擦帯電される。帯
電された現像剤は、磁性ブレードＢの近傍に形成した磁
気ブラシにより、スリーブＳの表面に鏡映力により均一
に薄く塗布され、感光体ドラムとの対向位置に至る。

ところで、磁気ブラシを構成する磁性粒子は、磁石Ｍの
磁界による拘束力が、摩擦力が原因する搬送力より大と
なるように設定することで、スリーブＳ上には流出しな
い、そして、磁気ブラシの領域内に非磁性現像剤があれ
ば、磁気ブラシの磁性粒子とこの現像剤との比率は、ス
リーブＳの回転によりほぼ一定値を保つ、これにより現
像でスリーブ上の現像剤が消費されても、自動的に磁気
ブラシの領域に現像剤が供給される。従って、上記スリ
ーブＳ上には常に一定量の現像剤の供給塗布が可使とな
る。

このようにスリーブＳ上に塗布された非磁性トナーＴの
層厚は、前述の磁性トナーの場合と比べ同一もしくは若
干薄層であり、ＭＥＢにより画像信号に応じて、トナー
Ｔの摩擦帯電極性と逆極性に選択的に帯電が施されたの
ち、主としてＭＥＢによる帯電極性と逆極性の電界下で
、転写部Ａに於いて非接触で転写材Ｐ上に顕画化される
。このとき磁石Ｍによる磁界は転写において影響しない
ため、転写条件としては前述の磁性トナーの場合に比べ
若干低い電界でよい、この場合も交流バイアスを重畳す
ることは望ましい。

なお上述の例では直接紙等の転写材上に顕画像を形成し
たが、−旦、ドラム状の中間媒体に転写したのち、コロ
ナ帯電器による転写手段等で転写材に再転写することも
望ましい。

（効　果） 以上説明したように本発明により、薄層に塗布された現
像剤に直接画像に応じた帯電を施すことにより、簡易な
構成で高精細の顕画像を得ることができた。また現像剤
の非画像部に対応する部分は逆極性に摩擦帯電すること
ができるため、いわゆるカブリ等のない高品位の画像が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に用いた帯電装置の平面図、第
２図と第３図は同装置の断面図、第４図は制御に関する
概念図、第５図は同正帯電の概念図、第６図と第７図は
本発明の実施例の断面図を示す。 図において、 Ｓ　Ｕ−−−一基板、 ＥＢ　１　、ＥＢ２　、ＥＢ３、−−−一電子線源、Ｅ
Ｘ　１　、ＥＸ２　、ＥＸ３、−−−−Ｘ電極、Ｅ　Ｙ
　−−−−Ｙ　？＋！極、 Ｐ　Ｅ−−−一引き出し電極、 Ａ　Ｅ−−−一加速電極、 Ｆ　Ｐ−−−一表面板、 Ｇ　Ｅ−−−一選択１４ｉ、 Ｓ−一一一現像剤担持体、 Ｍ−一一一磁石、 Ｔ−一一一現像剤、 Ｐ　Ｒ−−−一金属ローラー、 Ｐ−一一一転写材、 ＤＰ−−−−バイアス電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、現像剤担持体と、現像剤担持体上の現像剤に選択的
   に帯電する手段と、該手段により帯電した現像剤を転写
   する手段を有することを特徴とする画像形成装置。 ２、上記現像剤が該現像剤担持体上で単一極性に帯電し
   ており、選択的に帯電する手段により逆極性に帯電させ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画像形
   成装置。