JPH04356068A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は現像剤を記録媒体に静電
的に付着させて画像を形成するプリンター，ディスプレ
イ等の画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、画像情報に応じて画像形成す
る装置が種々開発されており、その中に微粉末現像剤で
ある導電性磁性トナーを用い、そのトナーを静電的に記
録媒体に付着させて画像を形成する画像装置がある。

【０００３】例えば特公昭５１−４６７０７号公報、Ｕ
ＳＰ３９１４７７１　号、特公昭５５−３０２２８号公
報、及びＵＳＰ３８１６８４０　号等に示す方法が提案
されている。図２１に示すように、非磁性円筒スリーブ
（以下単に『スリーブ』と言う）５０の外周に有する導
電性磁性現像剤（以下『トナー』と言う）５１を、上記
スリーブ５０と同軸に設けられた回転磁石（以下マグネ
ットローラ』と言う）５２の交番磁界によって、上記ス
リーブ５０の外周面に付着させて搬送する。そして、上
記トナー５１をスリーブ５０の外周面上に軸方向に沿っ
て密に配列された記録電極５３を通過させ、上記スリー
ブ５０に近傍して設けられた内側より導電層５４ｂ，絶
縁層（又は誘電層）５４ａを積層してなる記録媒体５４
に物理的に接触しているときに電源部５５によって電圧
を印加する。この時上記記録電極５３と記録媒体５４の
導電層５４ｂとの間に画像情報に応じた電圧を印加する
ことによって、記録媒体５４の絶縁層５４ａにトナー５
１を付着させて画像を形成するものである。

【０００４】例えば図２２に示すように、駆動搬送ロー
ラ５６ａ及び従動搬送ローラ５６ｂにより矢印ａ方向に
搬送されるエンドレス状の記録媒体５４に対し、現像器
５７内のマグネットローラ５２を矢印ｂ方向に回転させ
て、非磁性材質からなるスリーブ５０の周面に長手方向
に密に設けた記録電極５４上に、導電性磁性トナー５１
を矢印ｃ方向に搬送し、記録制御部５８から画像情報に
応じた信号電圧を記録電極５３と導電層５４ａとの間に
印加することにより、トナー５１が絶縁層５４ｂに静電
的に付着したりしなかったりして画像を形成する。

【０００５】例えば、上記記録制御部５８からの信号電
圧が＋４０Ｖ印加されたときは、トナー５１が記録媒体
５１に付着し、０Ｖの時には付着しないという動作を繰
り返すことにより画像形成を行う。上記記録媒体５１に
付着したトナー５１は、画像表示領域５９において画像
が表示された後、導電性カーボン繊維，　導電性樹脂，
　或いは導電性ゴム等からなるクリーニング部材６０に
摺擦されて、前記現像器５７内に落下して再度搬送され
て次の画像形成に供される。

【０００６】また図２３は画像形成部分を拡大した説明
した説明図である。記録電極５４はフレキシブルな配線
部材で構成されており、スリーブ５０の表面に両面テー
プ等で貼着されている。上記記録電極５３の端部であっ
て記録媒体５４に最も近接する位置には、導体露出部５
３ａが設けられており、トナー５１の搬送路に対応する
部分には、通し穴５３ｂが設けられている。この通し穴
５３ｂの大きさは、記録媒体５４と導体露出部５３ａと
の間から流出していくトナー量より上記通し穴５３ｂよ
り流入するトナー量の方が多くなるように設定されてい
る。従ってトナー５１の矢印ｃ方向への搬送と共に導体
露出部５３ａ手前で図２３のようなトナー５１のたまり
状態を形成する。これはトナー５１をせき止めることに
より、所望の画像濃度以上の濃度を得るためである。

【０００７】以下、スリーブ５０の表面をＡ部（通し穴
５３ｂ−導体露出部５３ａ：スリーブ５０の中心角θ）
，Ｂ部（導体露出部５３ａ−通し穴５３ｂ：スリーブ５
０の中心角２π−θ）に分割して説明する。またＷはス
リーブ表面上のトナー全重量，Ｖはトナー搬送速度，Ａ
１　は記録媒体−導体露出部間の断面積，Ａ２　は全通
し穴の面積，　ρはトナー密度，Ｄはスリーブ直径を示
すものとする。記録媒体５４をスリーブ５０より十分離
した状態で、マグネットローラ５２を回転させてスリー
ブ５０表面上のトナー５１を定常的に搬送する。

【０００８】次に記録媒体５４をスリーブ５０に近づけ
て、記録媒体５４−導体露出部５３ａ間を所定のギャッ
プに設定して、それからｔ秒後のＡ部，Ｂ部のトナー重
量を求める。Ａ部に於いては、 ＷＡ　＝Ｗ×θ／２π＋ρ（Ａ１　−Ａ２　）　ＶｔＢ
部に於いては、 ＷＡ　＝Ｗ×（２π−θ）／２π−ρ（Ａ１　−Ａ２　
）　Ｖｔとなる。 ここでトナー５１はスリーブ５０上を循環しているから
、トナー５１がスリーブ５０上を１回転するのに要する
時間をｔ１　とすると、 ｔ１　＝πＤ／Ｖ であり、ｔ１　秒後以降のトナー量は一定量ＷＡｔ＝Ｗ
×θ／２π＋ρ（Ａ１　−Ａ２　）　πＤＷＡｔ＝Ｗ×
（２π−θ）／２π−ρ（Ａ１　−Ａ２　）　πＤ　　
（但しＡ２　＞Ａ１　） で定常状態になる。

【０００９】図２４は画像形成部でトナー５１がせき止
められて定常状態になった場合を示す拡大図である。画
像有効領域の始点，　終点をトナー搬送方向に沿って記
録媒体５４側をＥ，Ｆ、導体露出部５３ａ側をＧ，Ｈと
して、この画像有効領域ＥＦＧＨ内のトナー５１が受け
る力を考察する。

【００１０】上記画像有効領域ＥＦＧＨの形状を、図２
５に示すように四角形ＥＦＧＨで近似し、線分ＥＦと線
分ＧＨのなす角をθ１　とすると、四角形ＥＦＧＨはト
ナー搬送方向に対し、くさび形状の一部を構成している
。線分ＥＧに対して垂直方向に力Ｐが作用すると、四角
形ＥＦＧＨ内のトナー５１は線分ＥＦ，線分ＧＨに対し
て垂直方向に夫々Ｐ／２（ｓｉｎ　θ１／２）の力を受
ける。

【００１１】前述のようにトナー５１は導体露出部５３
ａ前で、一定時間ｔ１　経過後せき止められて重量がＷ
Ａｔとなるから、力Ｐとしては重量ＷＡｔの物体が速度
Ｖで壁に垂直に当たった時にその壁が受ける力に近似（
Ｐ∝ＷＡｔＶ）することができる。従って、画像有効領
域ＥＦＧＨ内のトナー５１は、導体露出部５３ａ前でせ
き止められることにより、圧縮力Ｐ／２（ｓｉｎ　θ１
　／２）を受ける。

【００１２】一方、上記トナー５１は圧縮されると、抵
抗が低下する傾向がある。即ち、画像有効領域ＥＦＧＨ
内のトナー５１は、導体露出部５３ａ前でせき止められ
ることにより、せき止められない場合に比べて、トナー
抵抗Ｒ１　が低下し、静電吸着ＦＥ　が大きくなる。そ
してトナー抵抗Ｒ１　は規定値ＲＭ　より低下して、そ
の結果トナーチェーンに働く静電吸着力ＦＥ　が、トナ
ーチェーンをスリーブ５０側に保持させようとするマグ
ネットローラ５２の磁力ＦＭ　より大きくなって、記録
媒体５４に引き付けられるトナー５１の量が増大する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成によれば、トナー抵抗Ｒ１　が規定値ＲＭ　より低下
させるようにトナー５１のせき止めを行っているため、
トナー搬送速度Ｖについては、規定値ＶＭ　以上、ギャ
ップ面積Ａ２　については規定値Ａ２Ｍ以下に設定しな
ければならなかった。この理由は、ｆをトナー抵抗を示
す関数とすれば、 ｆ｛Ｐ／２（ｓｉｎ　θ１　／２）｝ ＝ｆ｛ＷＡｔＶ／（ｓｉｎ　θ１　／２　）｝＝ｆ｛ｇ
（Ａ２　−Ａ１　）Ｖ／（ｓｉｎ　θ１　／２　）｝＜
ＲＭ　従って、図２３でトナー搬送に必要なマグネット
ローラ５２を駆動するモータの駆動力が、一定レベル以
上のものが必要であり、消費電力が増加し、装置が大型
化するおそれがあった。

【００１４】また記録媒体５１−導体露出部５３ａ間の
所定のギャップ量についても上限があり、駆動搬送ロー
ラ５６ａ，スリーブ５０等の部品に高精度が要求されて
コスト高になるおそれがあった。更に装置の長手方向の
寸法が大きくした場合に、駆動搬送ローラ５６ａ，スリ
ーブ５０等の部品精度が低下するために、記録媒体５１
−導体露出部５３ａ間で両者が接触しないように、両者
のギャップ量を広く設定しなければならない。この時、
トナーチェーンの抵抗Ｒ１　はギャップ量拡大率に比例
して大きくなるため、Ｒ１　≦ＲＭ　にする工夫が必要
であった。

【００１５】その手段として、トナー搬送速度Ｖを増加
したり、駆動搬送ローラ５６ａ，スリーブ５０の外径を
夫々大きくして四角形ＥＦＧＨを有するくさび径の先端
角θ１　を小さくしてトナー圧縮力を増加させる方法が
ある。 しかしながら、マグネットローラ５２を駆動するモータ
の駆動力アップのため、装置を大型化しなければならず
、重量が増加し、消費電力が増加するおそれがあった。 また駆動搬送ローラ５６，スリーブ５０の外径を夫々大
きくした場合、導体露出部５３ａでは、記録条件がよく
なるが、記録後のスリーブ５０上のトナーチェーンで記
録媒体５４上に付着したトナー５１を撫でる領域が増加
して、画像むらを生ずるおそれがあった。

【００１６】またギャップ量を広げる手段としてマグネ
ットローラ５２の磁力を上げる方法があるが軽量化を考
慮すると樹脂製磁石若しくはゴム製磁石が適切であり最
大磁束密度が表面直上で１０００Ｇａｕｓｓ　〜１２０
０Ｇａｕｓｓ　であり、記録電極５３上のトナーチェー
ンが確実に記録媒体５１に接触して記録できるのは、導
体露出部５３ａと記録媒体５４間の距離が高々４００　
μｍまでであるので、特に装置を大型化した場合には、
部品の精度によるばらつきにより、上記導体露出部５３
ａと記録媒体５４間の距離を４００μｍに保つことが困
難になる。

【００１７】例えば、図２２に示すスリーブ５０の真直
性，記録電極５３の真直性，　更には駆動搬送ローラ５
６ａ及び従動搬送ローラ５６ｂのぶれ等により、記録電
極５３と記録媒体５４が接触して両者を破損するおそれ
があった。本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決
し、画像形成部近傍に蓄積された現像剤を、現像領域外
の記録電極近傍に設けた圧縮手段によりトナーをせき止
めて効率よく圧縮し、記録媒体に対するトナーの付着量
を増加させ、小型，　低コスト化を図ることができる画
像形成装置を提供することにある。

【００１８】尚、ここで言う現像領域とは、記録電極と
記録媒体間において信号が印加された記録電極から記録
媒体の方向に現像剤に電荷が注入されて、記録媒体に現
像剤が付着する（記録）こと、及び電極に信号が印加さ
れない場合は、記録媒体から記録電極の方向に、記録媒
体上の電荷が除去されて現像剤が付着しない（除電）こ
とが生じる領域を現像領域とし、■電荷の注入される方
向及び除電される方向は現像剤の穂と形成させる働きの
ある非磁性円筒スリーブ内にある磁石の磁力、■記録電
極と記録媒体間に生じる電解力、■電極近傍に溜まった
トナーに働く圧力の３つの力に依存している。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記従来技術の課題を解
決し、以下に述べる実施例に適用される代表的な手段は
、画像情報に応じて現像剤に電圧を印加するための導体
部を有する記録電極と、前記記録電極に画像情報に応じ
た信号電圧を印加するための駆動手段と、前記現像剤を
付着させて画像を形成するための記録媒体と、前記記録
電極と記録媒体との間に現像剤を供給するための現像剤
供給手段と、前記記録電極近傍に蓄積された現像剤を圧
縮するための圧縮手段とを設けたことを特徴とする。

【００２０】

【作用】前記構成によれば、記録媒体の画像形成部近傍
に蓄積された現像剤を、現像領域を除く前記記録電極近
傍に設けられた圧縮手段によって効率よくトナーをせき
止めて、電荷注入方向に効率よく圧縮することができる
。そのため現像剤の粒子間の電気抵抗値が更に低下し、
記録媒体に対する現像剤の付着量を増加させることがで
き、従って記録電極と記録媒体との距離を広げることが
できる。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を適用した画像
形成装置の一実施例について説明する。図１乃至図３は
画像形成部の拡大説明図、図４は画像形成有効領域を示
す説明図、図５及び図６は画像形成部の原理説明図、図
７乃至図９はその模式説明図、図１０は画像形成装置の
概略構成を示す断面説明図、図１１は記録電極の斜視説
明図、図１２は記録媒体の一部拡大断面図である。

【００２２】先ず図１０乃至図１２を参照して画像形成
装置の概略構成について説明する。図１０に於いて、１
は画像情報に応じて現像剤に電圧を印加するための記録
電極である。この記録電極１は、導電性磁性現像剤（以
下『トナー』と言う）２を供給するための現像剤供給手
段である非磁性円筒スリーブ（以下単に『スリーブ』と
言う）３の外周面上に両面テープ等により貼着されてい
る。

【００２３】上記記録電極１は、図１１に示すように、
フレキシブルプリント基板１ａには軸方向に沿って密に
設けられている。この記録電極１は、支持板１ｂに保持
された電極ドライバー１ｃに連結されており、上記記録
電極１の先端部には記録に寄与する導体露出部１ｄが設
けられている。上記電極ドライバー１ｃとしては、例え
ばＶＦＤドライバー（沖電気製ＭＳＧ１１６３）　等が
用いられる。また上記フレキシブルプリント基板１ａに
は前記スリーブ３の軸方向に沿って複数のトナー通し穴
１ｅが穿孔されている。前記スリーブ３の外周上を矢印
ｄ方向に搬送されるトナー２は、上記トナー通し穴１ｅ
を通過して前記導体露出部１ｄに到達するように構成さ
れている。

【００２４】前記スリーブ３には、回転磁石（以下『マ
グネットローラ』と言う）４が同軸状に取り付けられて
いる。このマグネットローラ４は図示しない駆動モータ
により回転軸４ａを中心に回転駆動され、このマグネッ
トローラ４が形成する交番磁界により前記トナー２を前
記スリーブ３の外周面に沿って搬送するものである。前
記スリーブ３及びマグネットローラ４は現像器７内に収
納されている。

【００２５】前記記録電極１の近傍には、トナー２を静
電的に付着させて画像を形成するための記録媒体である
無端ベルト状の記録シート５がその一部を近接させて配
置されている。上記記録シート５は、搬送手段である上
下に対をなして配設された駆動ローラ６ａとテンション
ローラ６ｂとの間に掛け渡されている。上記駆動ローラ
６ａは図示しない駆動モータにより駆動ローラ６ａは回
転駆動され、前記記録シート５を図１０の矢印ａ方向に
搬送するものである。

【００２６】上記記録シート５は、図１２に示すように
、ブチラール樹脂，　或いはウレタン樹脂又はナイロン
樹脂又はフェノール樹脂を主成分とする透明材料からな
る表面層５ａ、有色の無機物質と結着剤（アクリル樹脂
，プラスチック樹脂）とからなる有色層５ｂ、導電性を
持たせるためのアルミニウム又はＩＴＯ（インジウムと
スズの酸化物）を蒸着した導電層５ｃ、及びポリエチレ
ンテレフタレート，ポリエチレン，ポリプロピレン等の
プラスチック性樹脂からなる基材５ｄを重合させて構成
されている。

【００２７】上記表面層５ａは誘電層で厚さは１〜２０
μｍ好ましくは１〜５μｍで体積抵抗値は１×１０７　
〜１×１０１６Ωｃｍ好ましくは１×１０９　〜１×１
０１３Ωｃｍ、上記有色層５ｂの厚さは５〜３０μｍ好
ましくは５〜１０μｍで体積抵抗値は１×１００　〜１
×１０７　Ωｃｍ好ましくは１×１０１　〜１×１０５
　Ωｃｍである。また有色層５ｂは白色を出すために酸
化チタン，酸化アルミニウム等無機物質を用いている。 ５ｆは記録シート５内に残留する電荷を消去するための
除電ブラシである。このブラシ１４は図１２に示すよう
に記録シート５の導電層５ｃ上に塗布されたカーボンペ
ースト５ｅ等の電気抵抗値の低い材料に接触して残留電
荷を消去する。

【００２８】また図１０において、８は前記記録電極１
に対して画像情報に応じた電圧を印加するための記録制
御部である。この記録制御部８は、画像情報に応じた信
号電圧を前記記録シート５の導電層５ｃに印加して表面
層５ａ上にトナー２を静電的に付着させて画像を形成さ
せるものである。

【００２９】９は前記記録シート５上形成された画像を
外部に表示するための画像表示部であり、１０は装置本
体の背板１１に支持部材１１ａを介して取り付けられた
クリーニング部材である。このクリーニング部材１０は
、クリーニング部材本体１０ａと軟質で導電性の刷毛１
０ｂとから構成され、その刷毛１０ｂを適当な角度及び
距離をもって記録シート５を摺擦することにより、上記
記録シート５上に付着しているトナー２をスリーブ３上
にかき落とすものである。上記クリーニング部材１０と
しては、カーボン繊維、複合化により導電性を有する軟
質性プラスチック（ポリエチレン，ポリプロピレン）、
ウレタンゴム、或いはシリコン等の材料が用いられる。

【００３０】また前記記録シート５を介してクリーニン
グ部材１０に対向する位置には、前記記録シート５を支
持するための非磁性部材１２及びトナー２を回収するた
めの磁石１３が配設されている。１４は前記クリーニン
グ部材１０が記録シート５に摺擦して生ずる帯電電荷と
逆極性の電圧を印加するための電源である。前記マグネ
ットローラ４によりスリーブ３の外周に付着して搬送さ
れたトナー２は、記録電極１のトナー通し穴１ｅを通過
して導体露出部１ｄ上に搬送される。この時上記記録電
極１に画像情報に応じて電圧を印加することにより、ト
ナー２を記録シート５に付着させて画像を形成すること
ができる。 尚、記録電極１上で画像形成に寄与しなかったトナー２
は、スリーブ３より現像器７内に落下して、記録シート
５に形成された画像に影響を与えることがない。

【００３１】上記記録シート５上に形成された画像は、
駆動ローラ６ａの回転によってその記録シート５が図１
０の矢印ａ方向に搬送され、画像表示部９を通過すると
き外部に表示される。そして、上記画像表示部９を通過
した記録シート５は、前記クリーニング部材８に摺擦さ
れて付着したトナー２が剥ぎ取られると共に帯電履歴を
消去される。上記トナー２は前記スリーブ３上に落下し
て再度搬送されて次の記録に備える。尚、本発明で用い
られるトナー２は磁性であり例えばアクリル樹脂にマグ
ネタイトが３０〜５０％、カーボンが２〜１０％程度含
有された電気抵抗の低いものが用いられ、体積抵抗値と
しては１×１０２　〜１×１０８　Ωｃｍを有し、印加
電圧としては１０〜４０Ｖの範囲で記録が可能である。

【００３２】次に本発明の特徴を最も良く表した記録電
極近傍の拡大断面図を図１に示す。記録シート５及びト
ナー２は図の矢印方向に移動しておりトナーの移動方向
は図中破線で示す。記録電極１の導体露出部１ｄの先端
部には、トナーを堰き止めるための絶縁性被覆部材１ｆ
が設けられている。また上記導体露出部１ｄの近傍であ
ってトナー搬送方向上流側にはガイド部材１５が設けら
れている。このガイド部材１５は、駆動ローラ６ａ及び
テンションローラ６ｂにより搬送される記録シート５の
搬送をガイドすると共に、記録電極１と記録シート５間
に搬送されるトナーを圧縮するように記録シート５を導
くものである。上記被覆部材１ｆ及びガイド部材１５は
、記録電極１近傍に蓄積された現像剤を圧縮するための
圧縮手段を構成するものである。

【００３３】本発明における特徴は、導体露出部１ｄ近
傍において（現像領域の近く）トナー搬送方向上流側に
おいてガイド部材１５により記録シート５をガイドする
ことでトナー自体に圧縮する作用が働くこと、又前記導
体露出部１ｄのトナー搬送方向下流側の先端部に被覆部
材１ｆを設けることによってトナーに同様の作用が働く
ようになる。以下、この理由をトナー搬送方向に対し、
導体露出部１ｄの■トナー搬送方向上流側に設けたガイ
ド部材１５による影響と、■トナー搬送方向下流側の先
端部に設けた被覆部材１ｆによる影響の説明を述べる。 尚、本実施例による構成においては、図１に示すように
導体露出部１ｄのトナー搬送方向上流側と下流側両方に
トナーの圧縮手段を設けているが、どちらか一方だけで
あってもトナーの圧縮には十分効果がある。

【００３４】■（ガイド部材１５による影響）図２乃至
図９を参照して画像形成部の構成を説明する。記録シー
ト５と導体露出部１ｄ間のギャップから流出するトナー
量よりトナー通し穴１ｅから流入するトナー量が多いの
で記録電極１の導体露出部１ｄ（実質的な記録電極部）
の手前でトナー２の溜り状態を形成する。これは画像濃
度を濃くして所望の画像濃度以上を得るためである。

【００３５】このようにトナー２をせき止めると画像濃
度が濃くなる理由は、（１）　記録シート５の画像有効
領域に対する表面接触トナー量が増えること、（２）　
記録シート５とトナー２間の静電吸着力が増加し、記録
シート５に引き付けられるトナー量が増えるためである
。以下、これらの理由はトナーのせき止めがない場合と
比較して説明する。

【００３６】（１）　記録シート５の画像有効領域に対
する表面接触トナー量が増える理由 導体露出部１ｄ上におけるトナー２は、マグネットロー
ラ４の磁力線上に沿ってチェーンを作るが、マグネット
ローラ４表面からの距離は、導体露出部１ｄ表面までよ
り記録シート５表面までの方が大きいから、記録シート
５表面上の方が導体露出部１ｄ表面上より磁束密度が小
さくなり、その結果図５に示すように、トナーチェーン
は記録シート５の表面上で先開きの形状となる。この状
態で導体露出部１ｄと記録シート５の導電層５ｃとの間
に、画像情報に応じた電圧を印加した場合、上記導体露
出部１ｄに対向した記録シート５表面上の画像有効領域
に対して、トナーチェーン先端が接触してない領域が存
在するため、ベタ黒パターンを出力する時等は濃度が薄
くなる。そこで、図６に示すように、トナー２の搬送と
共に、導体露出部１ｄ手前にトナーのせき止め状態を形
成すると、記録シート５の画像有効領域に対してトナー
チェーンの先端が接触していない領域にもトナー２が入
り込むので、トナーチェーンの先開きが補正されたベタ
黒パターンを出力する時等は濃度が濃くなる。

【００３７】（２）　記録シート５とトナー２間の静電
吸着力が増加する理由 図７は画像形成部を模式的に表した説明図であって、導
体露出部１ｄ−記録シート５間がトナーチェーンで結ば
れた状態を示す。スイッチＳ１　をＯＮしてトナー２に
プラスの電荷が注入されると、同時に記録シート５の導
電層５ｃにマイナスの電荷が誘起され、トナー２と記録
シート５との間に静電吸着力ＦＥ　が働く。一方トナー
チェーンはマグネットローラ４の回転磁界により、静電
吸着力ＦＥ　とは反対方向の力ＦＭ　を受ける。そして
ＦＥ　＞ＦＭ　となるように各パラメータを設定するこ
とにより、トナーチェーン先端部のトナー２を記録シー
ト５の表面に静電的に付着させることができる。

【００３８】上記静電吸着力ＦＥ　について更に考察す
る。図８は画像形成部を模擬的な電気回路に表したもの
である。図中Ｒ１　は記録シート５−記録電極１間のト
ナーチェーンの導体抵抗、Ｒ２　は記録シート５の導体
としての抵抗、Ｃは記録シート５の誘電体としての静電
容量、Ｅは記録電圧、ｉ１　ｉ２　ｉ３　は抵抗Ｒ１　
，　Ｒ２　及びコンデンサーＣに流れる電流を示す。ス
イッチＳ１　をＯＮすると、 Ｒ１　ｉ１　＋Ｒ２　ｉ２　＝Ｅ １／Ｃ∫ｉ３　ｄｔ＝Ｒ２　ｉ２　 コンデンサーの両端にかかる電圧ＥＣ　は、スイッチＳ
１　をＯＮしてｔ秒後には ＥＣ　＝Ｒ２　ｉ２　＝Ｒ２　Ｅ／（Ｒ１　＋Ｒ２　）
（１−ε−ｅ）ｅ＝（Ｒ１　＋Ｒ２　）ｔ／ＣＲ１　Ｒ
２　これをグラフ化したのが図７である。 よってｔ＝∞（無限大）においてＥＣ　は一定値ＥＣ　
＝Ｒ２　Ｅ／（Ｒ１　＋Ｒ２　）となる。従って、トナ
ーチェーンの導体抵抗Ｒ１　が小さいほどコンデンサー
両端にかかる電圧ＥＣ　は大きくなることがわかる。

【００３９】また、コンデンサーＣの両極に蓄えられる
電荷量は、Ｑ＝ＣＥＣ　でありＥＣ　の値が大きくなる
につれてＱの値も大きくなる。また、コンデンサーＣの
両極に蓄えられる電荷同士の静電吸着力ＦＥ　は、ＦＥ
　＝Ｑ２　／２ε０　Ｓ であるから、Ｑの値が大きくなるにつれてＦＥ　の値も
大きくなる。画質上最低源必要なＥＣ　をＥＭ　とする
と、ＥＭ　≦Ｒ２　Ｅ／（Ｒ１　＋Ｒ２　）∴Ｒ１　≦
Ｒ２　（Ｅ／ＥＭ　−１）＝ＲＭ　上記導体抵抗Ｒ１　
を規定値ＲＭ　より下げるため、前記従来例に示すよう
に導体露出部１ｄ手前にトナーのせき止め状態を形成し
ている。

【００４０】次に装置の画像形成部近傍にガイド部材１
５を装着した場合の画像有効領域について、図２及び図
３を参照して説明する。図２において、１６は画像形成
部材近傍に配置されたトナー２の流入を規制するガイド
手段であるガイド部材である。このガイド部材１５は、
記録シート５の駆動ローラ６ａに対する巻き付きを、画
像形成部手前で一部解除して記録シート５の搬送方向を
規制すると共に、画像形成部へのトナー２の流入を記録
シート５を介して間接的に規制している。

【００４１】上記ガイド部材１５を装着した場合の画像
有効領域ＫＦＨＧの線分ＫＦと線分ＧＨのなす角θ２　
は、ガイド部材１５を装着しない場合の画像有効領域Ｅ
ＦＧＨの線分ＥＦと線分ＧＨのなす角θ１　より小さく
なる。従って、図３に示すように画像有効領域ＫＦＨＧ
内のトナー２が線分ＫＧに対して垂直方向からトナーせ
き止め量ＷＡｔ，トナー搬送速度Ｖによる力Ｐを受けた
場合に、同時に線分ＫＦと線分ＧＨに対して垂直方向か
ら夫々受けるトナー圧縮力Ｐ／（２ｓｉｎ　θ２　／２
）は、画像有効領域ＥＦＨＧに対して作用するトナー圧
縮力Ｐ／（２ｓｉｎ　θ１／２）より大きくなる。よっ
て、従来例に示したように、トナーチェーンの導体抵抗
Ｒ１　が低下して、記録シート５に対してトナー２を引
き付ける静電吸着力ＦＥ　は増大するので、画像濃度を
濃くすることができる。

【００４２】また、トナー搬送速度Ｖを一定に保ったま
ま、トナー２の導体抵抗が規定値以下の範囲内（トナー
の圧縮力増加による抵抗減少分＋ギャップ増加による抵
抗増加分≦規定値ＲＭ　）で記録シート５と記録電極１
間のギャップ量を増加することができる。よって、駆動
搬送ローラ６ａ，スリーブ３等の部品精度が必要以上に
要求されないので、低コスト化を図ることができる。

【００４３】また装置の長手方向の寸法を大きくした場
合、記録シート５と記録電極１間のギャップ量を増加し
なければならないが、そのギャップ量拡大率に比例して
大きくなるトナーチェーンの導体抵抗Ｒ１　の値を規定
値ＲＭ　より減少させる場合に、トナー搬送速度Ｖ，駆
動搬送ローラ６ａ，スリーブ３の外径の増加分を低減す
ることができる。よって、各ローラの駆動源を小型化し
て消費電力を低減し、装置を軽量化することができる。

【００４４】更に画像形成後のスリーブ３上のトナー２
が、記録シート５に付着したトナー２をなでる領域を減
少させることができるので、画像むらを低減することが
できる。またトナー搬送速度Ｖを変更することにより、
装置全体の共振点を回避する一手段ともなり得る。尚、
前記ガイド部材１５は、板状のガイド部材を用いたが、
図１３に示すように、コロ部材１６を用いて記録シート
５の駆動ローラ６ａに対する巻き付きを、画像形成部材
手前で一部解除して記録シート５の搬送方向を規制する
と共に、画像形成部へのトナー２の流入を記録シート５
を介して間接的に規制するようにしてもよい。

【００４５】■（被覆部材１ｆによる影響）次に図１に
おいて、導体露出部１ｄのトナー搬送方向下流側先端に
おける絶縁性被覆部材１ｆによる影響を以下に述べる。 図４に示すように固定されたスリーブ３内のマグネット
ローラ４の回転により、トナー２が矢印Ａ方向に搬送さ
れ、記録電極１のトナー通し穴１ｅを通過して、フレキ
シブルな電極カバーフィルム１ａ上を通過して導体露出
部１ｄに搬送される。上記導体露出部１ｅのトナー搬送
方向下流側先端部は、絶縁性材料よりなる被覆部材１ｆ
により被覆されており、記録電極１と記録シート５間の
間隔が幅狭になっている。

【００４６】上記導体露出部１ｄに搬送されたトナー２
は、被覆部材１ｆによりせき止められ、一時的に溜まる
。この時記録電極１に画像情報に応じて電圧を印加する
ことにより、トナー２を記録シート５に付着させて画像
を形成することができる。また記録後に記録シート５に
付着しなかったトナー２は、即時に記録電極１より除か
れるようにするため、スリーブ３と記録電極１との間に
記録電極支持部材１ｇを介在させて落差を設けている。 本実施例では導体露出部１ｄのスリーブ３表面からの高
さｈ＝０．６　〜０．８　ｍｍ、導体露出部１ｄの長さ
ｌ＝１．５　〜３．０　ｍｍとし、被覆部材１ｆの長さ
ｃを上記電極露出部長さｌの半分以下、ｃ≦ｌ／２とし
た。

【００４７】上記被覆部材１ｆの長さが、ｌの半分以上
であると、トナー２の記録シート５に対する付着量が減
少し、画像濃度が低下するからである。尚、上記記録電
極１は、その導体露出部１ｄの先端部が、テンションロ
ーラ６ｂとマグネットローラ４の中心線より間隔ａを隔
ててスリーブ３上に貼着されている。次に上記被覆部材
１ｆの厚さｂと、その被覆部材１ｆと記録シート５との
距離ｄとの関係を図１４のグラフに示す。

【００４８】図１４によれば、被覆部材１ｆの厚さｂが
、厚くなるにしたがって、被覆部材１ｆと記録シート５
との距離ｂを広げることができることを示している。特
に２００　μｍ≦ｂ≦３００　μｍの範囲で、ｄ＝５５
０μｍとなり、被覆部材１ｆがない場合に比べて（ｂ＝
０μｍ，ｄ＝４００　μｍ）　、最大１５０　μｍだけ
被覆部材１ｆと記録シート５との距離ｄを広げることが
できる。従って、上記グラフに示すように、本実施例で
は被覆部材１ｈの厚さｂが４００μｍ　程度までは、そ
の被覆部材１ｆと記録シート５との距離ｄを広げること
ができることが判明した。

【００４９】この理由について図１５（ａ）（ｂ）乃至
図１７を参照して考察する。先ず図１５（ａ）において
、本実施例で使用しているトナー２は磁性であり、電気
抵抗値の低いもの（体積抵抗値１×１０２　〜１×１０
８　Ωｃｍ）を用いている。また上記トナー２はマグネ
ットローラ４の磁力線方向に沿ってトナーチェーン２ａ
を形成しており、トナー粒子どうしはこの磁力によって
相互に付着している。従って、磁力が強ければ強い程、
トナー粒子間の接触面積又は接触力は大きいため抵抗値
は小さくなり現象が容易になる。

【００５０】しかしながら、本実施例では図１５（ｂ）
に示すように、磁力線方向（矢印Ｃ方向）のみならず、
トナー搬送方向（矢印Ａ方向）にもトナーの抵抗値を小
さくする力が働くことを見出した。トナー２の搬送は、
マグネットローラ４の回転により、記録電極１の上流側
から搬送され、急激に記録電極１と記録シート５間で間
隔が狭められるため、記録電極１の通過後のトナー量ｍ
（単位時間，単位体積当りの量）は通過前のトナー量Ｍ
に比べて少なくなる。

【００５１】従って記録電極１近傍においては、単位時
間当りＭ−ｍのトナー量が溜まることとなる。これによ
って、トナー搬送方向Ａにも圧力が生じ、この力を　　
　　　　ＰＡ　＝ｆ１　（Ｍ−ｍ）（ｆは関数を示す）
　　　　　　…………■で表わす。また既に述べた磁力
線Ｃ方向に生ずる力を　　　　　　ＰＣ　＝ｆ２　（Ｇ
）（Ｇは磁束密度を示す）　　　　　　…………■で表
わす。記録電極１上で生ずる力をベクトルで表わすと、 となる。

【００５２】また現像能力は、トナー２の抵抗値Ｒに直
接関係しており、現像を容易にすること、即ち記録シー
ト５のトナー付着量を多くするには、上記抵抗値Ｒを小
さくしなければならない。そこで、図１６のグラフに示
すように、トナー２に加わる圧力Ｐが大きい程、その電
気的抵抗値Ｒは低下している。よって、この関係を　　
　　　　Ｒ＝１／ｆ３　（Ｐ）　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　…………■とする。従
って上記■■から、 　　　　　　Ｒ＝１／ｆ３　（ＰＣ　＋ＰＡ　）　　　
　　　　　＝１／ｆ３　｛ｆ１　（Ｇ）＋ｆ２　（Ｍ−
ｍ）｝　　　　　　…………■となる。

【００５３】ここで本実施例に示すように、記録電極１
の導体露出部１ｄの先端部に、絶縁性被覆部材１ｆを設
けることにより、トナー搬送時の障害となり、記録電極
１通過後のトナー量ｍ′は、上記被覆部材１ｆを設けな
い場合のトナー量ｍに比べて少なくなる。即ち、ｍ′＜
ｍであるため、■式においてｆ２　（Ｍ−ｍ′）が大き
くなるため、抵抗値Ｒ′は小さくなる。従って、　　　
　　　Ｒ′＝１／ｆ３　（ＰＣ　＋ＰＡ　′）　　　　
　　　　　　＝１／ｆ３　｛ｆ１　（Ｇ）＋ｆ２　（Ｍ
−ｍ′）｝　　…………■Ｒ′＜Ｒとなる。

【００５４】以上述べたように、図４において導体露出
部材１ｄのトナー搬送方向先端部に被覆部材１ｆを設け
たので、トナー２の搬送により、より大きな圧力がトナ
ー溜部に加わり、トナー抵抗値Ｒを減少させて、現像を
容易に行うこと、即ち記録シート５のトナー付着量を多
くすることができる。図１６に示すグラフは、図１７に
示す円筒形の容器にトナーを入れ、それを磁場の上と磁
場がない場合について上から圧力を加えて、同時に上下
２つの金属性電極でトナーを挟み、印加電圧（３０Ｖ）
と電流値より抵抗値Ｒを求めてグラフ化したものである
。

【００５５】上記円筒形容器の内径は１ｃｍ、トナーを
入れた時の高さ１ｃｍ、磁場を形成する磁石の表面直上
の磁束密度は８００　〜９００　Ｇａｕｓｓ　であった
。図１６に示すグラフより、磁場がない場合でも圧力が
加わることで、トナーの抵抗値Ｒは下がっている。本実
施例では、上記圧力はスリーブ３上を搬送されるトナー
２により生ずることを見出したものである。図１６の縦
軸に示すトナー体積抵抗値Ｒは、 Ｒ＝Ｖ／ｉ×Ｓ／ｈ ＝３０／ｉ×｛０．５　ｃｍ×０．５　ｃｍ×３．１４
）　／１ｃｍ＝２３．５／ｉ　　（Ωｃｍ） で表され、電流値ｉを測定してトナー体積抵抗値Ｒを求
めた。また圧力Ｐは重りを０．５　〜５ｇの範囲で載せ
て測定を行った。

【００５６】上記構成によれば、被覆部材１ｆと記録シ
ート５との距離ｄを広げることが可能であるので、記録
シート５が移動することで、テンションローラ６ｂが回
転するが、このときの回転ぶれ精度を緩和することがで
き、部品精度を粗くする分だけ低コスト化を図ることが
できる。また記録電極支持部材１ｇ及び記録電極１の貼
り付け精度を緩和して歩留りを向上させて低コスト化を
図ることができる。例えば記録電流１の貼り付け精度を
凹凸差を最大２０μｍ〜５０μｍに緩和することにより
、貼り付け易さが向上し、歩留りを５０％〜８０％に向
上させることができる。

【００５７】またスリーブ３の真直性精度を緩和してス
リーブ３の製造の歩留りの向上と、低コスト化を図るこ
とができる。例えばスリーブ３の真直性精度を７０μｍ
〜１００μｍに緩和することにより、歩留りは７０％〜
９０％以上に向上させることができる。上記各部品の精
度を緩和すると共に、組立時の誤差を従来より大きく許
容することができ、組立性を向上することができる。更
に記録シート５と記録電極１（被覆部材１ｆを含む）と
の接触による破損を防止して、装置の信頼性を向上させ
ることができる。本発明の特徴を最も良く表わす図１に
おいては、導体露出部１ｄのトナー搬送方向上流側にガ
イド部材１５、下流側に被覆部材１ｆの双方を設けてい
るが、どちらか一方であってもトナー圧縮する効果は十
分得られる。

【００５８】（他の実施例）次に前記実施例における画
像形成部近傍に配置されたトナー２の流入を規制するガ
イド部材１５の他の実施例について図１８及び図１９を
参照して説明する。図１８において、１７は画像有効領
域ＥＦＧＨの手前であって、記録シート５と記録電極１
との間に設けた、搬送速度Ｖのトナー２を画像有効領域
ＥＦＧＨに直接導くための平板状のガイド部材である。 上記ガイド部材１７の始点Ｊ′，終点Ｋ′，及び画像有
効領域の記録シート５側終点Ｆは同一直線上にあり、線
分ＪＦと線分ＧＨのなす角をθ２　′とすると、θ２　
′はθ１　より小さくなる。

【００５９】上記画像有効領域ＥＦＧＨ内のトナーの挙
動は、ガイド部材１７を付加することにより、図１９に
示すように、画像有効領域がＫ′ＦＨＧに縮小された場
合に近似することができる。従って、画像有効領域Ｋ′
ＦＨＧ内のトナー２が線分Ｋ′Ｇに対して垂直方向から
トナーせき止め量ＷＡｔ，トナー搬送速度Ｖによる力Ｐ
を受けた場合に、同時に線分Ｋ′Ｆと線分ＧＨに対して
垂直方向から夫々受けるトナー圧縮力Ｐ／（２ｓｉｎ　
θ２　′／２）は、画像有効領域ＥＦＨＧに対して作用
するトナー圧縮力Ｐ／（２ｓｉｎ　θ１　′／２）より
大きくなる。よって、従来例に示したように、トナーチ
ェーンの導体抵抗Ｒ１　が低下して、記録シート５に対
してトナー２を引き付ける静電吸着力ＦＥ　は増大する
ので、画像濃度を濃くすることができる。

【００６０】（他の実施例）次に記録電極１の導体露出
部１ｄに設ける被覆部材１ｆの他の実施例について図２
０（ａ）（ｂ）を参照して説明する。図２０（ａ）にお
いて、本実施例は被覆部材１ｆを、導体露出部１ｄ上で
はなく、記録電極１のトナー搬送方向下流側端部に近接
するようにスリーブ３上に設けたものである。上記構成
によれば、被覆部材１ｆは記録電極１上を被覆していな
いので、記録に寄与する導体露出部１ｄの面積をそのま
ま利用することができ、従って、記録電極１と記録シー
ト５の間隔を広げると共に、画像濃度を維持することが
できる。

【００６１】次に図２０（ｂ）において、本実施例は導
体露出部１ｄと記録シート５との間に、絶縁性の細線１
ｈを張設したものである。例えば上記細線１ｈの径が２
５０　μｍφのものを張った場合、記録電極１と記録シ
ート５との間隔は、４００　μｍ〜５５０　μｍまで広
げることが可能になり、前記実施例と同様な効果が得ら
れる。尚、上記細線１ｈは記録電極１より離れたところ
に張設してもよく、記録シート５がその細線１ｈに触れ
そうになっても、この線は逃げるため、記録シート５に
対して傷をつけることはない。

【００６２】

【発明の効果】本発明は前述したように、記録媒体の画
像形成部近傍に蓄積された現像剤を記録電極近傍に設け
られた圧縮手段によって、電荷注入方向に効率良く圧縮
することができる。そしてこれにより、現像剤の粒子間
の電気抵抗値を更に低下させ、記録媒体に対する現像剤
の付着量を増加させることができる。従って、画像濃度
を濃くすると共に、駆動源を省力化して低コスト化を図
り、装置全体を小型化することができる。また、現像剤
搬送速度を一定に保ったまま、現像剤の導体抵抗が規定
値以下の範囲内（現像剤の圧縮力増加による抵抗減少分
＋ギャップ増加による抵抗増加分≦規定値）で記録媒体
と記録電極間のギャップ量を増加することができる。従
って、駆動搬送ローラ，スリーブ等の部品精度が必要以
上に要求されないので、低コスト化を図ることができる
。また装置の長手方向の寸法を大きくした場合、記録媒
体と記録電極間のギャップ量を増加しなければならない
が、そのギャップ量拡大率に比例して大きくなるトナー
チェーンの導体抵抗値を規定値より減少させる場合に、
現像剤搬送速度，駆動搬送ローラ，スリーブの外径の増
加分を低減することができる。従って、前記ローラの駆
動源を小型化して消費電力を低減し、装置全体を軽量化
することができる。更に画像形成後スリーブ上の現像剤
が、記録媒体に付着した現像剤をなでる領域を減少させ
ることができるので、画像むらを低減することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成部の拡大説明図である。

【図２】画像形成部の拡大説明図である。

【図３】画像形成有効領域を示す説明図である。

【図４】画像形成部の拡大説明図である。

【図５】画像形成部の原理説明図である。

【図６】画像形成部の原理説明図である。

【図７】画像形成部の模式説明図である。

【図８】画像形成部の模式説明図である。

【図９】コンデンサの充電電圧の変化を示すグラフであ
る。

【図１０】画像形成装置の概略構成を示す断面説明図で
ある。

【図１１】記録電極の斜視説明図である。

【図１２】記録媒体の一部拡大断面図である。

【図１３】画像形成部の他例の説明図である。

【図１４】ギャップｄと被覆部材の厚さｂとの関係を示
すグラフである。

【図１５】画像形成部分の原理説明図である。

【図１６】トナー体積抵抗値と圧力との関係を示すグラ
フである。

【図１７】画像形成部分の原理説明図である。

【図１８】ガイド部材の他例の説明図である。

【図１９】他例の画像形成有効領域を示す説明図である
。

【図２０】トナー堰き止め部材の他例を示す説明図であ
る。

【図２１】従来の画像形成部の原理説明図である。

【図２２】従来の画像形成装置を示す断面説明図である
。

【図２３】従来の画像形成原理を示す説明図である。

【図２４】従来の画像形成部の拡大説明図である。

【図２５】従来例の画像形成有効領域を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１は記録電極、１ａはフレキシブルプリント基板、１ｂ
は支持板、１ｃは電極ドライバ、１ｄは導体露出部、１
ｅは通し穴、１ｆは被覆部材、１ｇは記録電極支持部材
、１ｈは細線、２はトナー、３はスリーブ、４はマグネ
ットローラ、５は記録シート、５ａは表面層、５ｂは有
色層、５ｃは導電層、５ｄは基材、５ｅはカーボンペー
スト、５ｆは除電ブラシ、６ａは駆動ローラ、６ｂはテ
ンションローラ、７は現像器、８は記録制御部、９は画
像表示部、１０はクリーニング部材、１０ａはクリーニ
ング部材本体、１０ｂは刷毛、１１は背板、１１ａは支
持部材、１２は非磁性部材、１３は磁石、１４は電源、
１５，１７はガイド部材、１６はコロ部材である。 整理番号１９４９０１７

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　画像情報に応じて現像剤に電圧を印加
   するための導体部を有する記録電極と、前記記録電極に
   画像情報に応じた信号電圧を印加するための駆動手段と
   、前記現像剤を付着させて画像を形成するための記録媒
   体と、前記記録電極と記録媒体との間に現像剤を供給す
   るための現像剤供給手段とを有し、前記記録電極の導体
   部の現像剤搬送方向下流側先端部を、絶縁性部材により
   被覆したことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】　　前記絶縁性部材は、前記導体部の現像
   剤搬送方向下流側近傍に設けられている請求項１記載の
   画像形成装置。
3. 【請求項３】　　画像情報に応じて現像剤に電圧を印加
   するための導体部を有する記録電極と、前記記録電極に
   画像情報に応じた信号電圧を印加するための駆動手段と
   、前記現像剤を付着させて画像を形成するための記録媒
   体と、前記記録電極と記録媒体との間に現像剤を供給す
   るための現像剤供給手段と、前記記録電極近傍に蓄積さ
   れた現像剤を圧縮するための圧縮手段と、を有する画像
   形成装置。
4. 【請求項４】　　前記圧縮手段は、前記記録電極への現
   像剤の流入を規制するガイド手段を有する請求項３記載
   の画像形成装置。
5. 【請求項５】　　前記圧縮手段は、前記記録電極の導体
   部の現像剤搬送方向下流側先端部を被覆した絶縁性部材
   を有する請求項３記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】　　前記圧縮手段は、前記導体露出部の現
   像剤搬送方向下流側近傍に設けられた絶縁性部材を有す
   る請求項３記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】　　前記記録媒体は、表面透明樹脂層と、
   有色の無機物質と、導電層を順次有することを特徴とす
   る請求項１乃至請求項７記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】　　前記記録媒体に形成した画像は、表面
   部にて表示して用いるディスプレイ装置であることを特
   徴とする請求項７記載の画像形成装置。