JPH02151888A - 画像記録装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁性を有するトナーを用いる画像記録装置に
係り、特に記録媒体に付着した残留トナーを清掃するク
ーリング装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭５９−１９２２７２号公報に記載
のようにゴムからなるクリーニングブレードによって記
録媒体に付着した残留トナーをかき落し、その下方に厚
さ７５μｍ程度の記録媒体に当接するポリエステルフィ
ルムによるすくいシートで箱体内にトナーを誘導し残留
トナーを収納していた。

このシートは、残留トナーの大部分がくぐり抜けられる
程度に記録媒体に当接して設定されているが、若干のト
ナーはくぐり抜けられず外部に落下していた。このため
外部へ落下するトナーの補集用の磁石を設けていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、シート部材を用いているためにトナー
の外部への落下は避けられず更に磁石に付着したトナー
の堆積については充分配慮されていないために、記録枚
数が多くなると永久磁石に付着したトナーが転写材上に
落下し、記録画質を乱すという問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、トナーに導電性を有する磁
性のトナーを用い、クリーニングブレードでかき落され
たトナーを箱体内へ誘導させる部材として記録媒体の若
干のギャップを有して配置されるトナー塗付電極と塗付
電極に磁界作用を及ぼす永久磁石を用いたものである。

〔作用〕

前記塗付電極は、記録媒体に付着しているトナーが塗付
電極近傍を通過するときに、永久磁石の静磁界作用によ
って、記録媒体の表面とトナー塗付電極との間隙部に集
合する。トナー塗付電極には、電圧が印加されており、
間隙部に集合したトナーに電荷を注入し、記録媒体に誘
導される逆極性の電荷との間１こ電気的吸引力を発生せ
しめ、記録媒体３に再付着させるこの再付着したトナー
は記録媒体の移動と共に搬送され、記録媒体に圧接され
るクリーニングブレードによりかき落され、箱体内に収
納される。間隙部に集合するトナーは。

クリーニングブレードでかき落されたトナーに対してシ
ール部材として動作するので転写材に間隙部よりトナー
が落下とすることはない。

また塗付電極は、記録媒体と間隙を有して配置されてお
り静磁界作用力によってトナーを集合させ電界の作用力
が記録媒体に再付着させるので、トナーが転写材に落下
することもなく、転写材が汚れることがない。

〔実施例〕

以下、図面に基づき本発明詮説明する。。

第１図は本発明の一実施形態の断面図である。

記録媒体３は、導電層３１と絶縁層３２とからなり、紙
面垂直方向に続いた円柱状の形状をしており、その長さ
は例えばＡ４サイズやＢサイズの記録が可能な長さとな
っている。３１０は、導電層３１に、例えば数Ｖ程度の
電圧を印加するバイアス電圧印加手段であり第１図では
、負の電圧を印加する直流電源である。記録媒体３は、
その中心軸の回りに回転可能に設置されており、モータ
７０によりＡ方向に一定速度で駆動される。記録媒体３
の中心には、例えば直径３〜１０ｍｍ程度の穴が穿たれ
ており、棒状のヒータ３３が設置されている。この記録
媒体は、例えばアルミニウム又はＡＱ合金の円柱の外周
面に鏡面加工を施した後、アルマイト、硬質アルマイト
、または多孔性硬質酸化アルミニウムに四弗化樹脂を含
浸させる表面処理（三菱金属商標タフラム処理）等で厚
さ２〜１００ミクロン程度の絶縁層３２を形成する。

電極２は、記録媒体３に対して間隙を有して図示の如く
、傾斜して設置される。以下記録電極の各部を説明する
。２ｏは非磁性の絶縁体（例えばセラミックスやエポキ
シ樹脂）からなる基板である。この基板２０上には、導
電体からなる細線パターン２３と、基板の下端側に紙面
に垂直方向に記録幅にわたって複数本列状に並んだ導電
体（磁性の導電体が好ましい。）からなる電極針２２と
、この電極針２２の各々に記録すべき画像パターンに対
応した電気信号である記録電圧を付与する駆動用のＩＣ
２，１とが設けられている。ＩＣ２１の端子は細線パタ
ーン２３に半田等で接合され、更に細線パターン２３は
、ボンディングワイヤ２６により電極針２２と接合され
る。基板２０の電極針設置側の面は、電極針２２の先端
部を除き、絶磁性の非磁性材料からなる保護部材２４で
覆われている。基板２０の反対側の面には、放熱板２５
が設けられており、放熱板２５の反基板側の面には電極
針２２から離れて、磁石５が、紙面垂直方向に記録幅に
わたって設けられている。

電極の記録幅方向の中央部には記録装置の母体に固定さ
れた支持部材１４に係合する抑圧部材１５が設けられて
おり、電極２を押圧部材１５が押圧するようになってい
る。

１１は、トナーを収納する容器であるホッパであり、ホ
ッパ１１内には感電性及び磁性を有するトナー４０が収
納されている。１２０は、１ヘナー４０を攪拌し、記録
幅にわたってトナー量を均一化するための回転するスク
リュである。４１は、電極針２２と記録媒体３の絶縁層
３２との間に整列したトナーである。４２，４２１は、
記録媒体に付着したトナーである。

記録媒体３の外周部には、電極２の設置位置より記録媒
体３の回転方向下流側であって、重力方向下方に記録媒
体３の余剰なトナーを除去する除大手段として磁気ロー
ル６ｏが設置されている。

コノ磁気ロール６０は、非磁性材料からなるスリーブ６
００の内部にあり、図のＢ方向に回転可能となっている
。スリーブ６００と記録媒体は若干の間隙を有しで設置
されており、その間隙は、磁気ロールの磁気的特性によ
って適切な値が選ばれる。６０１はトナー受けである。

磁気ロール６゜及びスリーブ６００に近接して、トナー
を紙面奥から手前へと記録媒体と略平行に搬送する第１
のトナー搬送手段６１が設けられている。この第１のト
ナー搬送手段は、回転するスクリュ６ＪＯとカバー６１
１とで主要部が構成される。６５は、機械的な駆動手段
によって第１のトナー搬送手段と略直角に、矢印り方向
にホッパ１１へとトナーを搬送する第２のトナー搬送手
段であり、バイブロ５１と図示されていない機械的駆動
手段によってＥ方向に回転するスクリュ６５０とで主要
部が構成される６第２のトナー搬送手段６５の下部には
、トナーカートリッジ］−８が接続されている。

このトナーカートリッジ１８は、内部にトナー４７を収
納している。

１０は転写材で矢印Ｆ方向に搬送される。１３０゜１３
１は転写材１０のガイドである。１９は、転写材の有無
を検知するセンサで、ガイド１３０にはセンサ１９が動
作するためのセンサ用開口部１３０ａが設けられている
。１９０は、センサの出力信号処理回路である。１３２
は、転写材の静電気を除去する除電ブラシであり、転写
材１０の移動方向に沿う様に傾斜して設置されている。

記録媒体３の外周部であって、その移動方向の磁気ロー
ル６０の設置位置よりも更に下流には、記録媒体上の画
像トナー４３を転写材１０上に転写する転写手段９が設
置される。この転写手段９は、導電体又は絶縁体からな
る丸棒状の剛体ローラ９１０及び導電体又は絶縁体で、
摩擦係数の高い弾性体よりなる弾性体層９１１より構成
される転写ローラ９１と、回転可能な毛ブラシ９２と、
毛ブラシ収納容器９３と、転写ローラを記録媒体３に押
圧する抑圧機構（図示せず）により構成される。転写ロ
ーラ９１と記録媒体３は、１つのモ−タ７０によって、
それぞれ転写ローラ動力伝達手段７４及び記録媒体動力
伝達手段７５を介して逆方向に回転するように駆動され
る。モータ７０は、矢印Ｇ方向に回転する、モータシャ
フトと同軸の歯車７５ａ及び７５ａとかみ合っている歯
車７５ｂによって回転方向は矢印Ａ方向に変わる。

更に、歯車７５ｂに伝えられた動力は７５ｂと同軸のタ
イミングプーリ７５ｃからタイミングベルト７５ｄを介
して記録媒体３の駆動軸と同軸のタイミングプーリ７５
ｅへと伝えられ、記録媒体３は矢印六方向に駆動される
。

同時に、モータ７０の動力はモータシャフトと同軸のタ
イミングプーリ（図示せず）からタイミングベルト７４
ａを介して、摩擦クラッチ７２と同軸のタイミングプー
リ（図示せず）へと伝えられ、摩擦クラッチ７２は矢印
Ｇ方向に回転する。

更に摩擦クラッチ７２に伝えられた動力は、摩擦クラッ
チ７２と同軸のタイミングプーリ７４ｂから、タイミン
グベルト７４ｃを介して転写ローラ９１と同軸のタイミ
ングプーリ７４　ｄへと伝えられ、転写ローラ９１は矢
印Ｇ方向に駆動される。

９４は転写電圧のスイッチング回路で、７００はモータ
駆動回路である。

記録媒体３の外周部であって、その移動方向の転写部よ
りさらに下流側には、記録媒体上に残存するトナー４５
を除去するクリーニング手段８が設置されている。クリ
ーニング手段８は除去したトナーを収納する鞘体８０と
、その箱体の端部に取付けられたクリーニングブレード
８１と、永久磁石８２と、直流電源８５により常に電圧
が印加されており、記録幅に沿って一体となっているト
ナー塗布電極８３と、回転するスクリュ８４とで構成さ
れる。

次に上述した本発明の画像記録装置の動作を説明する。

トナーカートリッジ１８が装填され、カートリッジ内の
トナー４７が、重力の作用により第２のトナー搬送手段
のスクリュ６５０上に供給される。

バイブロ５１内でスクリュ６５０が矢印Ｅ方向に回転す
ることにより、トナー４６１は、第２のｉ、（ｌＯ） ナー搬送手段６５の下部から上部に重力に逆って矢印り
方向に機械的手段によって、ホッパ１１まで搬送される
。

回転するスクリュ１２０により、トナー４０は、紙面手
前から奥へと搬送され、ホッパ１１内でトナー４０は、
記録幅にわてって均一化される。

ホッパ１１内のトナー４０は、記録媒体３の回転作用に
より、電極２と記録媒体３で形成される間隙部へと供給
される。電極針２２の先端部と記録媒体３との間隙部に
は、磁石５の静磁界作用が及んでいる。この間隙は広い
方が生産上有利であるが、画質的には狭い方が良く、記
録幅に渡って均一である必要がある。このため抑圧部材
１５によって、電極２のそりを矯正する。

磁石５の静磁界作用により、トナー４１は電極針２２と
記録媒体３の表面の両方に接触して整列する。

整列したトナー４１は、記録媒体３の回転作用及びトナ
ーの供給作用を受けて、その一部が記録媒体３の回転と
共に、ファンデルワールス力等の物理的吸着力や摩擦帯
電による静電気的な付着力により記録媒体３に弱く付着
して、図中４２１のトナーの如く、記録媒体の回転方向
に運ばれてくる。

一方、ＩＣ２１を介して画像信号に応じて複数の電極針
２２に例えば正の数十Ｖ程度の低い記録電圧を印加する
と、記録電圧を印加された電極組に接触するトナー４１
には正の電荷が注入される。

この正の電荷は主に記録媒体３側に分布する。同時に記
録部材３の導電層３１の絶縁層３２との境界部には負の
電荷が誘導される。したがって電荷を注入されたトナー
群は、電気力により強く記録媒体３に付着し、記録媒体
３の回転作用及び、トナーの供給作用を受けて、図中４
２のトナーの如く、記録媒体の回転方向に運ばれてくる
。

この時、記録媒体移動方向上流側からトナーが直ちに供
給され、直ちに整列したトナー４１が再形成され、整列
したトナー４１の形状及び記録媒体３に接触する位置は
略一定に保たれる。この動的に安定した整列したトナー
４１により、記録媒体へのトナー付着を行なうため、高
速に安定して記録媒体上に１−ナー画像を形成できる。

記録媒体３に付着したトナーのうち、弱く付着したトナ
ー４２１は、記録媒体３の回転による遠心力９重力、あ
るいは磁気ロール６０の磁気的吸引力により、記録媒体
３上から選択的に容易に除去することができる。このた
め、記録重体３上のトナー画像は、除去手段としての磁
気ロール６０部を通過した後は、弱く付着したトナー４
２１が磁気ロール上に除去され、強く付着したトナー４
３のみとなり現像画像を形成する。他方、除去されたト
ナー４２１は、磁気ローラの回転によりＣ方向に搬送さ
れ、スクリュ６１０上に送られて搬送され、トナーカー
トリッジから供給されるトナーと共にスクリュ６５０．
スクリュ１２０をノ＼てホッパ１１内に均一に戻され再
使用される。

以上より、電極針２２に記録電圧を印加した時に記録媒
体に強い力で付着したトナー４２により、現像画像４３
が形成される。

この現像画像４３は転写手段９により、転写材１０に転
写され転写画像４４となる。以下転写材に転写画像４４
が形成される工程を説明する。

記録媒体３と転写ローラ９１は各々記録媒体動力伝送手
段７５及び転写ローラ動力伝送手段７４を介して同一の
モータで駆動される。記録媒体３の周速と転写ローラ９
１の周速は、歯車又はタイミングプーリ等を介して転写
ローラ９１の周速が記録媒体３の周速よりも遅くなる様
設定しである。

摩擦クラッチ７２は伝達動力がある一定値以上になると
軸の両端ですべりを生じるものであり、モータ７０と転
写ローラ９１−の間の転写ローラ動力伝達手段中に挿入
されている。転写材１０が転写ローラ９１と記録媒体３
間に挿入されない間は、転写ローラ９１は直接記録媒体
３に接触して押圧されている。

転写ローラ９１は表面にｌｌｉ！擦係数の高い弾性体層
９１を有しているため、記録媒体３と転写ローラ９１の
間には大きな摩擦力が生じ、記録媒体３から転写ローラ
９１に動力が伝達される。転写ローラ９１の周速は記録
媒体３の周速より遅くなるよう設定されているため、転
写ローラを設定値以上の速度に回転させようとする動力
が発生し、摩擦クラッチ７２によって転写ローラ９１は
モータ７０と切れ、転写ローラ９１は記録媒体３と同じ
周速で回転する。転写材１０が転写ローラ９１と記録媒
体３間に挿入されると、転写ローラ９１と転写材１０間
の摩擦係数に比べて記録媒体３と転写材１０間の摩擦係
数は非常に小さいため、記録媒体３から転写ローラ９１
に大きな動力が伝わることはなく、設定された速度差に
応じて記録媒体３と転写材１０間にすべりが発生する。

このため、記録媒体３と転写材１０間の接触点において
、記録媒体３上の現像画像４３のトナーは機械的な引き
はがし力を受ける。このひきはがし力は、現像画像４３
を記録媒体３に付着させている電気力に比べて非常に太
きいため、記録媒体３上のトナーの大部分は転写材１０
上に転写され、転写画像４４となる。

また、剛体ローラ９１０及び弾性体層９１１に導電性を
有する部材を使用し、転写材１０が転写ローラ９１と記
録媒体３間に挿入されている間、スイッチング回路９４
を介して転写ローラに記録電圧と逆極性の転写電圧を印
加すると、現像画像４３のトナーは、転写材へ向かう電
気的な吸引力を受け、更に効率的な転写が可能となる。

これらの機械的な引きはがし力と電気的な吸引力とによ
り、記録媒体３上の現像画像４３のトナーの多くは転写
材１０上に転写され転写画像４４となる。

この時転写材に転写されずにわずかに記録媒体３上に残
ったトナーは残存トナー４５となって記録媒体３上に付
着したまま記録媒体３の回転運動によって運ばれる。一
方転写画像４４は図示されていない公知の熱定着手段又
は圧力定着手段等の定着装置により転写材１０上に定着
され永久保存像となる。

転写材１０に転写されずに記録媒体」−に残る残存トナ
ー４５は、記録媒体３の回転により、１−ナー塗布電極
８３の近傍に運ばれる。トナー塗布電極８３は記録媒体
３と若干の間隙を持って設置されている。永久磁石８３
の静磁界作用により、残存トナーは、記録媒体３の表面
とトナー塗布電極８３間に集合する。トナー塗布電極に
は例えば正の数十Ｖ程度の電圧が印加されており、トナ
ーは正の電荷を注入されて、記録媒体３に誘導される逆
極性の電荷との間に電気的引力を生じ、記録媒体３に再
付着する。この再付着したトナー４５０は、記録媒体３
の回転に伴い移動して、記録媒体３に圧接されるクリー
ナブレードにより記録媒体３からかき落とされ、その多
くは箱体８０に収納される。クリーナーブレードにより
かき落とされたトナーのうち箱体８０に収納されず、記
録媒体３とトナー塗布電極８３間に落下したトナーは、
再び、記録媒体と塗布電極間に集合するトナー群の一部
となり、転写材１０上に落下して転写材を汚すことがな
い。箱体８０に収納されたトナー４５２は、スクリュ８
４の回転により搬送され図示しない廃トナーボトルに集
められ、廃棄される。

トナーカートリッジ１８の交換時期は、例えばバイブロ
５１内にトナーセンサ（図示せず）を設置し、パイプ内
のトナー量４６１の量を検知することにより、知ること
ができる。このトナーセンサの反応レベルを例えば２値
とすれば、まず警告を発し、次に交換時期を使用者に知
らせることもできる。

次に記録媒体３にトナーが付着し、転写材１０に転写さ
れる流れを説明する。

トナーカートリッジ１８は第２のトナー搬送手段６５下
部に接続され、スクリュ６５０によりトナーがホッパ１
１内に供給されている。この状態において、転写材１０
が、ガイド１３０に沿ってセンサ１９の位置まで搬送さ
れ、センサ１９により転写材１０が検知されると、駆動
回路７００を介してモータ７０が所定の回転数で駆動さ
れると同時に、画像信号に従って電極針２２に記録電圧
が印加され記録動作がはじまる。この時、転写ローラ９
１は前述した摩擦クラッチ７２の作用により、記録媒体
３の周速■ｄと同じ周速で駆動される。センサ１９は、
記録媒体３が電極２の位置から転写ローラ９１との接触
点まで移動する時間と、転写材１０がセンサ１９の位置
から転写ローラ９１と記録媒体３との接触点まで移動す
る時間が等しくなる位置に設置されている。このためセ
ンサ１９が転写材１０を検知すると同時に、モータ７０
が回転し記録動作が始まると、転写材１０が転写ローラ
９１と記録媒体３の接触点に達した時に、記録媒体３上
の現像画像４３は、その先端部が転写ローラ９１と記録
媒体３の接触点に達することになり、転写材先端からの
記録が可能となる。

転写材１０が記録媒体３と転写ローラ９１に挟持される
と、前述したように摩擦クラッチ７２の作用により、転
写ローラ９１の周速は設定値Ｖｔ（＜Ｖ、）　　とな２
す、転写材１０はｖｔの速さで搬送される。また、転写
材１０がセンサ１９の位置に達し、センサ１９が転写材
１０を感知すると、タイマを内蔵したセンサ１９の出力
信号処理回路１９０はカウント動作を開始し、転写材１
０が記録媒体３と転写ローラ９１に挟持されると同時に
スイッチング回転９４を駆動し、転写ローラ９１に記録
電圧と逆極性の電圧が印加される。信号処理回路１９０
は更に継続してカウント動作を続けており、転写材１０
が記録媒体３と転写ローラ９１との接触部から離れる直
前にスイッチング回路９４を駆動し、転写ローラ９１に
印加されている電圧を切る。

この転写動作時に、転写材１０で転写ローラに達してい
ないにもかかわらず、現像画像が転写ローラに達し、転
写ローラ９１にトナーが付着するという誤動作がおこっ
た場合では１毛ブラシ０２により転写ローラ９１に付着
したトナーが除去されるので転写材の背面が汚れる事は
ない。

さらに、記録媒体回転時には、スクリュ６１０゜６５０
．１２０．磁気ロール６０が回転し、電極部に適量のト
ナーを供給している。

また、記録媒体３の中心に設置しであるヒータ３３によ
り、高湿時に記録媒体３の温度を上昇させて除湿し、高
湿時も常湿時と同等の良好な画像を得ることができる。

ヒータは、回転する記録媒体の中心にあるため、ヒータ
３３自体は回転する事なく支持することができ、スリッ
プリング等を用いることなく、ヒータ３３に容易に給電
することができる。

除電ブラシ１３２は、転写ローラ９１の作用により記録
媒体３からトナー画像を転写した後で、ガイド１３１に
接触する前の転写材の背面に接触している。除電ブラシ
１３２は、転写材１０の移動方向に沿う様に傾いている
ため、転写材１０はなめらかに除電ブラシ１３２に接触
し、ガイド１３１上に搬送される。この除電ブラシ１３
２により、転写材１０の特に低湿時における余剰な電荷
を除電できるため、低湿時に転写材が、ガイド１３１に
静電気力により付着せず、転写材１０上の転写画像４４
を乱すことなく定着装置まで搬送することができる。

第２図、第３図は、第１図のクリーニング手段８の主要
部を示す断面図であり、クリーニング手段について第２
図、第３図を用いて説明する。

第２図は塗付電極８３に付着しているトナー量が少ない
状態を示し、第３図は塗付電極８３にトナーが多量に付
着した状態を示すものである。

記録媒体」二に残る残存トナー４５は、記録媒体３のＡ
方向の移動に伴い塗付電極８３の近傍に搬送される。塗
付電極にトナーが付着していない第２図の場合には、静
磁界発生手段である永久磁石８２の作用によって残存ト
ナー４５は矢印Ｑ方向に吸引されて塗付電極８３に付着
する１−ナー４５２となる。

更に記録媒体が移動することによって第３図に示すよう
に記録媒体３と塗付電極８３の間隙部にトナー４５２が
集合して記録媒体３と塗付電極間を結合する。このとき
記録電極には直流電源８５により電圧が印加されている
ので、トナー４５２に電荷が注入される。この電荷の注
入と同時に記録媒体３の導電層３１にトナー４５２と異
極の電荷が誘導される。この２つの極性の自由電荷は互
いにクーロン力によって引きあうので、前記の電荷は記
録媒体の誘電層３２の近傍の導電層３１及びトナー４５
２ａに集まる。

記録媒体に付着している帯電トナー４５２８は、クーロ
ン力によって記録媒体に吸引されているため、記録媒体
が移動すると間隙部に集合しているトナー４５２から矢
印Ｒのように分離する再付着トナー４５０となる。

塗付電極８３に集合するトナー４５２の一部４５２ａが
、記録媒体３に付着するので、トナー４５２は記録媒体
と接触しなくなり、第２図の状態に戻る。更に残留トナ
ー４５が搬送されると、塗付電極にトナーが集合し第３
図の状態となり、以下この順を繰り返す。

第３図において、再付着トナー４５０はクリーニングブ
レード８１によりかき落され、その一部は４５１ａのよ
うに永久磁石８２に付着するトナー４５３となる。また
他のトナーは４５１ｂのように箱体内に直鎚落下する。

永久磁石ｔこ付着する！−ナー４５３の量が多くなると
４５１０のように永久磁石から離れて箱体内の下部に落
下する。

本実施例によれば塗付電極にトナーを吸引し、さらにド
ラムに再付着させるので残留トナーを箱体の外部に落下
させることがなく記録画質が向上する効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、記録媒体とシール部材として働く塗付
電極がギャップを有して配置しているので、トナーが外
部の転写体上に落下することなく、良好な記録画質を保
てる。

また装置内部でのトナーの汚れも軽減でき、ユーザの使
い勝手が改良できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の画像記録装置全体を示す断
面図、第２図、第３図は第１図のクリーニング手段の主
要部を示す断面図である。 ３・・・記録媒体、８・・・クリーニング手段、８０・
・・箱体、８１・・・クリーニングブレード、８２・・
・永久磁石、８３・・・塗付電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録媒体にブレードを当接させて、前記記録媒体に
   付着するトナーを記録媒体の移動作用によつて箱体内下
   部に落下して収納する画像記録装置において、 前記ブレード下流側の箱体壁に、前記記録媒体と間隙を
   有して配置される電極と、前記電極の近傍に前記電極に
   静磁界作用力を及ぼす磁界発生手段とを設け、前記トナ
   ーを導電性を有する磁性トナーとしたことを特徴とする
   画像記録装置。