JPH0976551A

JPH0976551A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH0976551A
Application number: JP25698795A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Ochiai; 正久落合; Masumi Asanae; 益実朝苗
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Array Printers AB
Current assignee: Proterial Ltd; Array Printers AB
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1995-09-08
Publication date: 1997-03-25

Abstract

(57)【要約】【課題】直接記録方法における記録電極とトナー担持
体のスリーブとの間隔、スリーブ上のトナー層の厚さを
薄く規制することで、連続多数枚の画像を形成する場合
にも、常に良好な画像濃度が得られるようにした。【解決手段】トナー担持体１に対向して背面電極２を
配置するとともに、トナー担持体１と背面電極２との間
にマトリックス状の記録電極３を配置し、記録電極３へ
の電圧印加の状態に応じてトナー担持体１から記録体４
にトナーを直接飛着させる画像形成方法において、現像
位置でのトナー担持体１と記録電極３との間隔を５１〜
８０μｍに設定するとともに、トナー担持体１上のトナ
ー層の厚さを規制部材により１０〜６０μｍに規制し、
記録電極に３００〜４００Ｖの電圧を印加して画像を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録電極と紙など
の記録体とを非接触に保ち、トナー担持体から記録体上
に直接トナーを飛着させてトナー像を形成する画像形成
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から文書又は図形等を記録体上に形
成する装置として、電子写真装置が一般に使用されてい
る。しかし電子写真装置においては、画像担体表面に潜
像を形成する手段と、これを現像するための手段とを別
個に設ける必要があるため、構造が複雑化し、また大型
化し易い。

【０００３】そこでトナー担持体に対向して記録電極と
背面電極とを配置し、記録電極と背面電極との間に紙な
どの記録体を搬送し、記録電極と対向電極との間に画像
信号に対応した電圧を印加してトナーに静電気力を生じ
させ、その電圧印加状態に応じてトナー担持体から磁性
トナーを記録体に飛着させる直接記録方法が提案されて
いる。

【０００４】直接記録方法にも種々の方式が提案されて
いるが、その１つとして複数の導体をマトリックス状に
配した記録電極を使用し、各導体に同時に電圧を印加す
ることにより、マグネットロール上に保持された磁性ト
ナーを記録電極のメッシュから静電気的に飛び出させ
て、記録体の表面に選択的に付着させる方式が提案され
ている（特表平４−５０５８９６号、同４−５０５８９
９号参照）。この直接記録方法によれば、特定の記録電
極を使用しているので、高品質の画像を得ることができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の直接記録方法に
おいては、トナー担持体から、記録電極の印加電圧に応
じてトナーを記録体に飛ばしてトナー像を得ている。そ
の直接記録方法では、通常、現像位置での記録電極とス
リーブとの間隔を５０μｍにし、記録電極に３００Ｖの
バイアス電圧を印加し、スリーブ上のトナー厚さはドク
ターブレードにより５〜１００μｍに規制している。し
かし、従来の直接記録方法では、連続して多数枚を現像
すると、およそ５００枚以上の現像で画像の濃度は、初
め１．２であったものが例えば０．２程度に低下し、不
鮮明になるという問題があった。本発明者の研究による
と、直接記録方法により得られる画像の画像濃度は、現
像位置での記録電極とスリーブとの間隔、現像位置に搬
送されるスリーブ上のトナー層の厚さが大きく影響する
ことを知り、それに基づき本発明を完成した。本発明
は、直接記録方法における記録電極とスリーブとの間
隔、スリーブ上のトナー層の厚さを薄く規制すること
で、連続多数枚の画像を形成する場合にも常に良好な画
像濃度が得られるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁石体外周に
スリーブを設けたトナー担持体に対向して背面電極を配
置するとともに、トナー担持体と背面電極との間にマト
リックス状の記録電極を配置し、記録電極への電圧印加
の状態に応じて、記録電極と背面電極との間の記録体に
トナー担持体からトナーを直接飛着させる画像形成方法
において、上記目的を達成したものである。そして現像
位置でのスリーブと記録電極との間隔を５１〜８０μｍ
に設定するとともに、スリーブ上のトナー層の厚さの規
制部材によりスリーブ上のトナー層の厚さを１０〜６０
μｍに規制し、記録電極に３００〜４００Ｖの電圧を印
加して画像を形成することを特徴とする。トナー層の厚
さ規制部材としてドクターブレードが使用され、ドクタ
ーブレードとスリーブとの間隔を５０〜１５０μｍに設
定する。あるいは、トナー厚さ規制部材として接触式ブ
レードが使用され、その接触式ブレードにスリーブ側に
対して１０〜２５０ｇ／ｃｍ² の圧力をかけることで、
容易にトナー層の厚さを容易に１０〜６０μｍに規制で
きる。圧力が低いと所定極性とは逆極性に帯電するトナ
ーが発生し易くなるためで（カブリが増大する）、上記
圧力は５０ｇ／ｃｍ² 以上が好ましく、より好ましくは
１００ｇ／ｃｍ² 以上である。

【０００７】現像位置でのスリーブと記録電極との間隔
を５１〜８０μｍに設定したのは、５１μｍより小さい
と、スリーブ上のトナーが記録電極に接触して記録電極
に付着することがあり、８０μｍより大きいと、トナー
が記録電極の孔を通過する際に記録電極に付着し易くな
り、そのために記録電極のトナーが通過する孔開口が小
さくなって画像濃度が低下するためである。スリーブ上
のトナー層の厚さを１０〜６０μｍにしたのは、厚すぎ
ると多くのトナーが記録体側に飛ばされ、途中の記録電
極に付着し易くなるからであり、あまり薄いと画像濃度
が低下するからである。また、記録電極を３００〜４０
０Ｖに規制したのは、３００Ｖよりも低い電圧では、十
分な量のトナーを飛翔させることができない。逆に４０
０Ｖを越えると画像上のカブリが増大するためである。

【０００８】磁性トナーは、結着樹脂と２０〜６０ｗｔ
％の磁性粉が含有されて粉砕分級により形成されている
トナー粒子に流動性向上剤が外添された磁性トナーを使
用することが望ましい。磁性トナーとしては、トナー粒
子の平均粒径がｄ₅₀＝６〜１２μｍの範囲にあるものを
使用するのが望ましい。トナー粒子の平均粒径をｄ₅₀＝
６〜１２μｍの範囲にするのは、６より小さいとカブリ
が生じやすく、１２により大きいと画像濃度が低下する
ためである。また、磁性トナーは、電気抵抗が１０¹³Ω
・ｃｍ以上で、摩擦帯電量の絶対値が５〜４０μｃ／ｇ
のものを使用するのが望ましい。

【０００９】本発明で使用する磁性トナー材料としての
結着用樹脂は、定着方式に応じて適宜設定すればよい
（例えば特開昭５７−９７５４５号公報参照）。一例と
して、熱ロール定着方式の場合は、スチレンーアクリル
系共重合体、スチレン−ブタジエン系共重合体、ポリエ
ステル樹脂、エポキシ樹脂およびこれらの混合樹脂が適
当である。磁性粉としては、フェライト、マグネタイト
をはじめとする鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性を
示す元素を含む合金あるいは化合物を使用できるが、ト
ナー粒子中に含有せしめるために平均粒径が０．１〜３
μｍ程度の粒子が望ましい。磁性粉は保磁力（_I H_c）が
０．５〜５００Ｏｅのものが好ましい。

【００１０】トナー粒子１００重量部に対する磁性粉の
含有量は、２０〜６０重量％の範囲が適当である。磁性
粉の含有量が２０重量％より小さいと、トナーの飽和磁
化が低下し、トナー担持体から離脱し易くなり、６０重
量％を越えると、それ自体導電性であるためトナーの体
積抵抗が低下し、又、定着性も劣る。よって好ましい含
有量は２０〜４０重量％である。トナー粒子には電荷制
御剤、流動化剤、離型剤（例えば、ポリプロピレン、ポ
リエチレン等のポリオレフィン類）を添加混合すること
ができる。電荷制御剤としては、公知の染料あるいは顔
料を用いることができる。例えば、正に摩擦耐電性を有
するニグロシン染料、負に摩擦帯電性を有する含金属ア
ゾ染料が上げられる。この荷電制御剤の含有量は、上述
した帯電量を得るために０．１〜５重量％の範囲で設定
することが望ましい。

【００１１】トナー粒子の流動性を向上するために、ト
ナー粒子の表面にシリカ（ＳｉＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂
Ｏ₃ ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）等の無機微粉末、ま
たはステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの
ステアリン酸の金属塩に代表される滑材（流動性向上
剤）が外添されている。添加量はトナー粒子１００重量
部当たり０．１〜３重量部の範囲がよい。添加量が０．
１重量部より少ないとその効果がなく、３重量部を越え
ると帯電性が高過ぎてしまう。また外添させる方法は、
例えばトナー粒子と添加剤を公知の混合機に投入し、所
定時間攪拌することでよい。

【００１２】上記の画像形成方法では、現像位置でのス
リーブと記録電極との間隔を５１〜８０μｍに設定して
いるので、磁性トナーが記録電極に付着しにくい。ま
た、スリーブ上のトナー厚さの規制部材によりスリーブ
上のトナー層厚さを１０〜６０μｍに規制している。こ
のため従来のように、余分な多くの磁性トナーが記録体
側に飛ばされて途中の記録電極に付着して記録電極の孔
開口を小さくし、その後に磁性トナーが記録電極を通過
しにくくして、連続多数枚の画像作成で画像濃度を低下
するということが、本発明では生じない。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の画像形成方法は、図１に
示す直接記録装置により行なわれる。直接記録装置は、
トナー層Ｔ内にトナー担持体１が軸６を介して回転可能
に設けられ、トナー担持体１に対向して背面電極２が配
置され、トナー担持体１と背面電極２との間に、多数の
小孔を有するマトリックス状の記録電極３が配置されて
いる。記録電極３へは、記録する画像に相当するように
電圧を印加できるようになっており、紙などの記録体４
を記録電極３と背面電極２との間に搬送して、トナー担
持体１上のトナーを記録体４に飛着させて画像を形成す
るようになっている。なおトナー担持体１に対向して鉄
製ドクターブレード５が設けられ、トナ担持体に付着し
たトナーの厚さを小さく規制するようになっている。

【００１４】トナー担持体１は、外径３２ｍｍのSUS 30
4 製スリーブ１ａの内部に、複数極の磁極（図１では４
極）を有するロール状の永久磁石体１ｂを配置して構成
され、スリーブ１ａと背面電極２との間に直流電圧源を
接続した。そしてスリーブ１ａの上にトナー槽Ｔ内の磁
性トナーを付着して、スリーブ１ａと磁石体１ｂとの相
対的回転により磁性トナーを記録電極３との対向面側に
搬送するようになっている。また上記の直接記録装置で
良好な画像を形成するため、現像位置でのスリーブ１ａ
と記録電極３との間隔を５１〜８０μｍに設定するとと
もに、スリーブ１ａ上のトナー層の厚さ規制部材により
スリーブ上のトナー層の厚さを１０〜６０μｍに規制
し、記録電極３に３００〜４００Ｖのバイアス電圧を印
加して画像を形成する。

【００１５】トナー層の厚さ規制部材として前記のドク
ターブレード５を使用する場合は、ドクターブレード５
とスリーブ１ａの間隔を５〜６０μｍに設定する。また
トナー層の厚さ規制部材として、図２に示す接触式ブレ
ード７を使用する場合は、接触式ブレード７にスリーブ
１ａの側に対して１００ｇ／ｃｍ² の圧力をかけるよう
にし、その場合、接触式ブレード７とスリーブ１ａとの
間隔は０となる。なお図２の直接記録装置は、図１の装
置におけるドクターブレード５が接触式ブレード７に変
わったのみで他は同一構成である。

【００１６】上記の直接記録装置に使用する磁性トナー
は、結着樹脂に２０〜６０ｗｔ％の磁性粉を含有するト
ナー粒子に流動性向上剤が外添されている。本実施例で
は、結着樹脂としてのポリエステル樹脂６７重量部とマ
グネタイト（戸田工業社製ＥＰＴ５００）２７重量部
に、２重量部のポリプロピレン（三洋化成ＴＰ−３２）
と１重量部の帯電制御剤（日本化薬製カヤチャージＴ２
−Ｎ）とを添加して乾式混合し、加熱混連後に冷却し、
固化してから粉砕して、トナー粒子を作成した。そして
得られたトナー粒子に、流動性向上剤として１重量部の
ＳｉＯ₂ （ワッカー社製Ｈ２０００）の微粒子を外添し
た。このようにして得られた磁性トナーは、電気抵抗が
１０¹⁴Ω・cmであって、摩擦帯電量は−２５μｃ／ｇで
あった。

【００１７】上記の摩擦帯電量は、ブローオフ摩擦帯電
量測定器（東芝ケミカル社製ＴＢ−２００型）により上
記磁性トナーとフェライトキャリア（日立金属ＫＢＮ−
１００）とを磁性トナー濃度が５重量％になるように調
整して測定した。また磁性トナーの磁気特性は、振動試
料型磁力計（東英工業社製ＶＳＭ−３型）により最大１
０ｋＯｅの磁場を印加して測定した。トナーの粒径は、
コールターカウンターモデルＴ−II（コールターカウン
ター社製）により測定した。上記の電気抵抗は、ＤＣ４
ｋＶ／ｃｍの電場で内径３．０５ｍｍのテフロン（商品
名）製シリンダー中に試料を１０数ｇ充填し、１００ｇ
ｆの荷重を印加して、絶縁抵抗計（横河ヒューレットパ
ッカード社製４３２９Ａ型）により測定した値である。

【００１８】上記の磁性トナーを使用して上記図１の直
接記録装置で記録するため次のように装置を設定した。
記録電極３は、トナーを通過させる多数の孔が設けられ
ており、各孔の直径は０．２ｍｍに作成し、現像位置で
の記録電極３とスリーブ１ａとの間隔ｇ₁ 、現像位置で
のトナー層の厚さｈ、ドクターギャップｇ₂ 、および記
録電極へのバイアス電圧Ｖ₁ は下記表１のように変更し
た。なお、表１には比較例のものについても同様の評価
結果を示した。またトナー担持体の磁石体１ｂは固定
し、スリーブ１ａの周速を３００mm／sec とし、背面電
極２と記録電極３との間に普通紙を５０ｍｍ／sec の速
度で通過させた。またスリーブ１ａと背面電極２間に＋
１５００Ｖの電圧を印加し、ドクターブレード５に対向
する磁極Ｓ₁ 位置のスリーブ上の磁束密度を７００ガウ
スとして、普通紙の表面に連続して磁性トナー像を形成
するとともに、定着温度１８０℃、定着圧力（線圧）１
kg／cm、ニップ幅４．０ｍｍで熱ロール定着を行えるよ
うにした。このように設定した直接記録装置で前記磁性
トナーを使用し、温度２０℃、湿度４０％の環境条件で
１０００枚の画像を得、その評価結果を表１に記載し
た。なお表１において、初期とは、５０枚目に得た画像
について評価し、連続後とは、１０００枚目に得た画像
について評価した。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１から、記録電極３とスリーブ１ａとの
間隔ｇ₁ 、現像位置でのトナー層の厚さｈ、ドクターギ
ャップｇ₂ 、および記録電極へのバイアス電圧Ｖ₁ が本
実施例に相当する場合、初期も連続後も画像濃度が１．
２８以上、濃度ムラが０．０５以下、カブリが無いとい
う良好なものであった。しかし比較例のものは、連続後
の画像濃度、濃度ムラ、カブリともに望ましくないこと
がわかる。

【００２１】

【発明の効果】本発明の画像形成方法では、現像位置で
のスリーブと記録電極との間隔を５１〜８０μｍに設定
しているので、磁性トナーが記録電極に付着しにくい。
またドクターブレードなどによりスリーブ上のトナー厚
さを１０〜６０μｍに規制しているので、トナー担持体
から余分な多くの磁性トナーが記録体側に飛ばされるこ
とがなく、適切な量のトナーを飛ばすことができる。こ
のため、従来のように余分な磁性トナーが記録電極に付
着して、記録電極の孔開口を小さくし、その後に磁性ト
ナーが記録電極を通過しにくくして、連続多数枚の画像
作成の際に画像濃度を低下させることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の直接記録方法を適用する装置の概略図
である。

【図２】本発明の直接記録方法を適用する別構成の装置
の概略図である。

【符号の説明】

１トナー担持体２背面電極３記録電極５ドクターブレード７ブレード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁石体外周にスリーブを設けたトナー担
持体に対向して背面電極を配置するとともに、トナー担
持体と背面電極との間にマトリックス状の記録電極を配
置し、記録電極への電圧印加の状態に応じて、記録電極
と背面電極との間の記録体にトナー担持体からトナーを
直接飛着させる画像形成方法において、現像位置でのス
リーブと記録電極との間隔を５１〜８０μｍに設定する
とともに、スリーブ上のトナー層の厚さ規制部材により
スリーブ上のトナー層の厚さを１０〜６０μｍに規制
し、記録電極に３００〜４００Ｖの電圧を印加して画像
を形成することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】トナー厚さ規制部材としてドクターブレ
ードが使用され、ドクターブレードとスリーブとの間隔
を５０〜１５０μｍに設定することを特徴とする請求項
１に記載の画像形成方法。
【請求項３】トナー厚さ規制部材として接触式ブレー
ドが使用され、その接触式ブレードにスリーブ側に対し
て１０〜２５０ｇ／ｃｍ² の圧力をかけるようにした請
求項１に記載の画像形成方法。