(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成体に電荷を与えることにより画像に対応した凹凸面を形成する画像形成装置において、
前記画像形成体は、接地した導電性の支持体と弾性層とコート層とを、この順に有してなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
弾性層は低弾性高誘電層であり、コート層は高絶縁層であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
弾性層は、該層の比誘電率が１０以上で、かつ弾性率が１ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか記載の画像形成装置。
【請求項４】
弾性層は空気層であり、コート層は接地した導電性の支持体上に網目状に形成されてなる支持部材を介して支持されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
コート層に与える電荷量を制御することで凹凸形状を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電力により形成される凹凸形状を利用して画像を形成する、具体的には印刷機、プリンタ、複写機等で使用される画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
静電力で形成される凹凸形状を利用して画像を形成する画像形成装置は、既に特開昭６４−６６６７２号公報に開示されている。以下にこの画像形成装置について図を用いて説明する。
【０００３】
図６は、画像形成装置の概略を示しており、１は画像形成体であり、矢印Ａで示される方向に回転する。２は静電像形成器、２０はイオン流であり、静電像形成器２より放出されるイオンの流れ２０を制御することによって、画像形成体１の表面に静電像が形成される。この静電像に誘起される電荷に基づく静電的引力によって、画像形成体１は凹状７Ａに変位し、物理的潜像が形成される。３は現像剤供給器、３ａは現像ローラ、３ｂは現像剤ブレード、３ｃは現像剤であり、物理的潜像は現像剤供給器３の現像ローラ３ｂにより搬送される現像剤３ｃにより顕在化され、同時に物理的潜像以外の部分に付着した現像剤３ｃは現像剤ブレード３ｂにより除去され、回収される。Ｐは記録媒体、４は転写器、４ａは転写ローラ（バックアップロール）であり、記録媒体Ｐは転写ローラ４ａにより画像形成体１に圧着され、画像形成体１上の凹状部分に付着した現像剤７Ｂからなる画像は記録媒体Ｐへの物理的付着力により転写される。６は交流コロナ帯電器であり、画像形成体１の表面上の静電像は交流コロナ帯電器６からの帯電によって消去されるため、物理的潜像は消去される。５はクリーニングローラ（現像剤回収ロール）であって、転写時に画像形成体１の表面に残留した現像剤は除去される。
【０００４】
次に図７は、上記画像形成体１の断面を示しており、画像形成体１は、支持体１ａ’の上に、導電層１ｂ’、その上にエラストマー層１ｃ’が形成された構造となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記画像形成装置には、以下のような問題がある。
【０００６】
図２（ａ）は、上記画像形成装置の画像形成体１の表面に静電像を形成するために電荷を付与した場合の各層の電界状態を示したものである。
【０００７】
図２（ａ）に示されるように、画像形成体１の表面▲１▼’に付与された電荷ｅ１’により導電層１ｂ’のエラストマー層１ｃ’側の面▲２▼’に逆の極性の電荷ｅ２’が誘起されるが、導電層１ｂ’内で分極しているだけなので、導電層１ｂ’のエラストマー層１ｃ’から遠い面▲３▼’には付与された電荷ｅ１’と同極性の電荷ｅ３’が存在する。このとき、面▲１▼’と▲３▼’の電荷による斥力Ｆ２’が面▲１▼’と▲２▼’の電荷による引力Ｆ１’と打ち消し合ってエラストマー層１ｃ’上面に働く導電層向きの力Ｆ３’は非常に小さくなり、画像形成に必要なインク量を保持できるだけの凹部を形成するのが困難である。また静電気力とエラストマー層１ｃ’の変形応力を考えるとエラストマー層１ｃ’の弾性率をかなり小さくしなければならず、その場合エラストマー層１ｃ’表面の滑り性がかなり悪くなり、現像剤ブレード３ｂやクリーニングローラ（現像剤回収ロール）５がうまく機能せず、駆動部（図示していない）にも大きな負担がかかる。また形成される凹形状が付与された電荷の位置より広がり、隣接する凹形状に大きな影響を与えてしまう。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、画像形成体に適度な電荷量で画像形成に十分な現像剤を保持できる凹凸形状を形成することで、安定性や画質に優れた画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載に係る画像形成装置は、画像形成体に電荷を与えることにより画像に対応した凹凸面を形成する画像形成装置において、前記画像形成体は、接地した導電性の支持体と弾性層とコート層とを、この順に有してなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項２記載に係る画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、弾性層は低弾性高誘電層であり、コート層は高絶縁層であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項３記載に係る画像形成装置は、請求項１乃至２のいずれか記載の画像形成装置において、弾性層は、該層の比誘電率が１０以上で、かつ弾性率が１ＭＰａ以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項４記載に係る画像形成装置は、請求項１記載の画像形成装置において、弾性層は空気層であり、コート層は接地した導電性の支持体上に網目状に形成されてなる支持部材を介して支持されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項５記載に係る画像形成装置は、請求項１乃至４のいずれか記載の画像形成装置において、コート層に与える電荷量を制御することで凹凸形状を制御することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における画像形成装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【００１６】
画像形成体１は、アルミニウム等の導電性材料を素材とし、接地されたドラム状の基体１ａと、該基体１ａの周囲に形成された厚さ１００μｍの弾性層１ｂと、さらにその上に形成された厚さ１０μｍのコート層１ｃから構成され、回転自在に軸支されている。弾性層１ｂに使用される材料としては、例えばシリコーンゲルまたはゴムやウレタンゴム等の低弾性材料に、チタン酸バリウム、カーボン、導電性亜鉛等の金属塩や塩化ナトリウム等のイオン導電性物質等の高誘電材料が加えられたものである。これによって層としての誘電率が調整され、低弾性高誘電層となっている。また、コート層１ｃは、例えばフッ素ゴムコーティング等の表面抵抗の高い材料により形成され、高絶縁層となっている。
【００１７】
この画像形成体１は、図示した矢印Ａ方向に回転駆動する構成となっている。また画像形成体１の周囲には従来より静電プロッタ等に適用されている静電ヘッドと同様のもので、内部に放電電極、記録密度に対応した制御電極を含んでいる電荷付与ヘッド２、現像剤供給ローラ３ａとスクレーパー３ｂを備えた現像剤供給装置３、電圧印加手段４ｂが接続された転写ローラ４ａを備えた転写手段４、クリーナー５が配置されている。
【００１８】
次に、上記のように構成された画像形成装置の動作について説明する。
【００１９】
電荷付与ヘッド２に対向するところで画像記録信号に応じて電荷付与ヘッド２の制御電極のＯＮ時間が制御され、コート層１ｃ上に電荷が付与される。これにより、接地された導電性の基体１ａには付与された電荷に応じた電荷が誘導され、この間に静電力が働き、弾性層１ｂとコート層１ｃの応力と釣り合う位置まで変形し凹凸が形成される。次に基体１ａの回転により現像剤供給装置３の位置で現像剤供給ローラ３ａにより現像剤であるインクが凹凸面に供給され、主に凹部にインクが溜められる。スクレーパー３ｂでは凸部に付着したインクが除去される。インクが供給された凹部は転写位置に運ばれ、これにタイミングを合わせて記録媒体Ｐが搬送され、コート層１ｃと転写ローラ４ａに挟まれる。記録媒体Ｐが転写ローラ４ａの位置に送られてくると、付与された電荷とは逆極性の電圧が電圧印加手段４ｂから転写ローラ４ａに加えられ、これにより凹部が元の状態に復帰しながら、溜まったインクが記録媒体Ｐに転写される。最後に転写残りのインクをクリーナー５で回収し、再度上記プロセスを繰り返す。
【００２０】
ここで上記画像形成体１の表面に静電像を形成するために電荷を付与した場合の各層の電界状態を図２を用いて説明する。尚、図２において、（ａ）は従来構成の場合のものであり、その内容は前記［発明が解決しようとする課題］の部分で説明済みであることから、ここでの説明は省略する。
【００２１】
図２（ｂ）に示されるように、画像形成体１の表面▲１▼に付与された電荷ｅ１の近傍に接地した導電性の基体１ａを設けているため、基体１ａの弾性層１ｂ側の面▲４▼には、見かけ上、付与した電荷ｅ１と逆極性の電荷ｅ４がほぼ同量誘起されたように見える（つまり、基体１ａの接地側には付与された電荷ｅ１と同じ極性の電荷ｅ５が形成され、グランドに引き寄せられる）。電荷ｅ１、ｅ４の両電荷間にはクーロンの法則にしたがって静電力Ｆ１、つまり基体１ａ向きにコート層１ｃ上面に力Ｆ３が働き、弾性層１ｂの応力と釣り合う位置まで変形する。これによって、接地により電荷が接地側に引き寄せられ、（ａ）の場合のような斥力が発生しないため画像形成に必要なインク量を保持できるだけの凹部を形成することができる。これは、導電性の基体を接地しないときに比べて格段に大きくできる。
【００２２】
図３は、（ａ）従来の場合、（ｂ）本実施例の場合における電荷付与ピッチと凹形状ピッチの関係を示した図である。ここで、電荷付与ピッチとは電荷付与ヘッド２から電荷が付与された部分のことで、例えば１ドットだけ電荷を付与した場合、与えられた電荷群の直径に相当する。一方、凹形状ピッチは図示される部分に電荷が付与されたときに、変形して形成される凹形状の外周部の直径を示している。
【００２３】
図３（ａ）に示される従来構成（エラストマー層のみ）の場合には、凹部のピッチＬ１’が電荷付与ピッチＬ２’より大きく、隣接する凹形状の影響を大きく受ける。これに対して、図３（ｂ）に示される本実施例の構成（低弾性層とコート層の二層構造）の場合には、凹形状ピッチＬ１は電荷付与ピッチＬ２に対して広がりが小さく、またピッチに対して深い凹形状を形成することができ、また隣接する凹形状の影響をあまり受けない。さらにコート層１ｃを設けたことにより、不要なインクを除去する際、スクレーパー３ｂの滑りと当たりがよくなり、長期間安定して動作することが可能となった。凸部へのインクの付着の低減やスクレーパー３ｂで除去しやすくするために、コート層１ｃをインクの濡れ性が悪いものを選んでおくのが望ましい。さらに付与した電荷ｅ１の面内でのリークを防ぐため、表面抵抗の高い材料を選ぶとよい。本実施例で適用したコート層１ｃの抵抗値は約１０13Ωであった。面内リークは湿度や付着物の影響を大きく受けるので、上記のように表面抵抗の高い材料を選ぶのが望ましい。これによって、ぼけのない高品質で高解像度を有する画像を得ることができる。
【００２４】
次に、形成したい凹形状の深さＤ、ピッチＬ１についての特性について説明する。
【００２５】
形成したい凹形状の深さＤ及びピッチＬ１は、弾性層１ｂとコート層１ｃの厚み、弾性率（硬度）、誘電率と、付与する電荷量あるいはコート層１ｃと導電性の基体１ａ間の絶縁破壊電圧によって決められる。例えば、弾性層１ｂは厚み１００μｍ、比誘電率１８、弾性率０．１ＭＰａとし、コート層１ｃは厚み１０μｍ、比誘電率３、弾性率５ＭＰａとし、画像形成体１に２ｋｖ相当の電荷量を付与する。その時、深さ２５μｍ、ピッチ１２０μｍの凹形状を形成することができた。この形状の凹部分の体積は約１００ｐｌであり、この部分に供給されたインクにより十分な濃度の画像を得ることができた。
【００２６】
ここで、深さＤは弾性層１ｂの誘電率と弾性率（硬度）に支配され、比誘電率が１０以下、または弾性率が１ＭＰａ以上では十分な深さの凹形状を形成することはできなかった。
【００２７】
また、図４に示すように、横軸は付与する電荷量、ここでは導電性の基体１ａに対するコート層１ｃの表面電位とし、縦軸はそれに伴って変化する深さＤの変位量とする。これは、ピッチＬ１を一定に保ったまま上記表面電位を変化させると、凹形状の深さがそれに伴って変化させることができることを示している。例えば、画像形成体１に２ｋｖ相当の電荷量を付与し、ピッチを１２０μｍに保った場合、図４から深さである変位量は２５μｍとなった。このように、ドット毎にインク量を変えることができるため、特に写真のような画像を形成する場合高品質な画像を得ることができる。
【００２８】
また、凹凸形状の形成時に付与した電荷の極性と逆の極性の電圧を転写時に電圧印加手段４ｂから転写ローラ４ａに加えることにより、付与した電荷はインクとともに記録媒体Ｐに移動する。それによって、インクの転写と同時に弾性層１ｂはその弾性により元の形状に復帰する。そのため、別途除電手段等の初期化手段を設けて画像形成体１を初期化する必要はなくなる。
【００２９】
本実施例では、凹凸形状の凹部分にインクを供給し、記録媒体Ｐに転写して画像を形成する場合について述べたが、凸部にインクを付着させてもよいし、記録媒体Ｐに転写せずとも、回転体そのものを画像表示装置としてもよい。また画像形成体１にはベルト状のものを用いてもよい。
【００３０】
（第２の実施例）
図５は、本発明の第２の実施例に係る画像形成装置の画像形成体の要部を示す図である。
【００３１】
画像形成体１は、ドラム状の基体１ａの上に、コート層支持部材１ｄが形成されており、その上にコート層１ｃが設けられ、該コート層１ｃはコート層支持部材１ｄとの接触部で接着されている。コート層１ｃの下部は空気層１ｂ”となっており、この部分は弾性層１ｂとして機能する。コート層支持部材１ｄは、例えば光造形樹脂で形成されており、高さ２００μｍ、幅２０μｍとした場合、コート層支持部材１ｄ間のピッチは解像度に合わせて決められる。また、コート層支持部材１ｄは、上記以外にエキシマレーザーやウェットエッチングにより網目形状に形成された樹脂シートにコート層１ｃを貼り合わせたものを、ドラム状の基体１ａに巻き付けた構成でもよい。
【００３２】
このように形成された画像形成体１では、空気層１ｂ”が弾性層１ｂとなり、弾性率（圧縮圧力）はゲル材などより小さいため、より少ない電荷量で凹形状が可能となる。このことは記録速度の高速化や、電荷付与ヘッド２の低電圧下につながる。また、図のように凹形状はコート層支持部材１ｄ間に形成されることから、各々の凹形状はコート層支持部材１ｄにより独立しているため、隣接する凹形状の影響を受けないので、品質の高い画質を形成することができる。
【００３３】
本実施例では、凹凸形状の凹部分にインクを供給し、記録媒体Ｐに転写して画像を形成する場合について述べたが、凸部にインクを付着させてもよいし、記録媒体Ｐに転写せずとも、回転体そのものを画像表示装置としてもよい。また画像形成体１にはベルト状のものを用いてもよい。
【００３４】
以上、ここまで挙げた各実施例は本発明の主旨を変えない限り、上記記載内容に限定されるものではない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置は、各請求項において以下の効果が得られる。
【００３６】
本発明の請求項１においては、静電力と弾性力を用いて画像形成が可能で、十分な濃度が得られるインクを供給することができる深さの凹凸形状を形成することができる効果を有している。
【００３７】
本発明の請求項２、３においては、請求項１の効果に加えてさらに、隣接する凹凸形状の影響を受けずに凹凸形状が形成でき、付与する電荷量によりピッチを変えず深さを変えることができる。また、電荷の面内リークを防止することができるため、ぼけのない画像を形成することができる。このことから、高解像度、高階調の画像を形成することができる効果を有している。
【００３８】
本発明の請求項４においては、少ない電荷量で凹形状が形成でき、また隣接する凹形状の影響を受けないので、高品質な画像を形成することができる効果を有している。
【００３９】
本発明の請求項５においては、１ドット毎に濃度を変えることができるため、高品質な画像を形成することができる効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像形成装置の第１の実施例を説明するための構成図である。
【図２】本発明と従来の画像形成装置の画像形成体の電荷状態を説明するための図である。
【図３】本発明と従来の画像形成装置の画像形成体の凹形状を説明するための断面図である。
【図４】本発明による画像形成装置の電荷量と変位量を示した図である。
【図５】本発明の画像形成装置の第２の実施例を説明するための要部構成図である。
【図６】従来の画像形成装置の一例を説明するための構成図である。
【図７】従来の画像形成装置の画像形成体の構造の一例を示した断面図である。
【符号の説明】
１  画像形成体
１ａ  導電性基体
１ｂ  弾性層
１ｃ  コート層
２  電荷付与ヘッド
３  現像剤供給装置
４ａ  転写ローラ
【図１】
0003914330.tif 000002
【図２】
0003914330.tif 000003
【図３】
0003914330.tif 000004
【図４】
0003914330.tif 000005
【図５】
0003914330.tif 000006
【図６】
0003914330.tif 000007
【図７】
0003914330.tif 000008