JPH0519572A

JPH0519572A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0519572A
Application number: JP19733191A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Ochiai; 俊彦落合
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1991-07-12
Publication date: 1993-01-29

Abstract

(57)【要約】【目的】記録電極−記録媒体間に記録に十分な現像剤が
常時存在し、画像の濃淡むらを防止すること。【構成】記録電極１とスリーブ３との間には、固定磁石
14が設けられており、異極性どうしが隣合うように２個
の磁石が併設されている。これによって、記録電極１直
上に常時記録に必要な磁力が存在し、記録電極１−記録
シート５間に記録に十分なトナー穂を形成して、交番磁
界のピッチによる画像の濃淡むらが生ずることはない。

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】画像情報に応じて画像形成する装置は種
々のものが開発されており、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、ＵＳＰ3914
771 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７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記録制御部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54
ｂ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51を付着させて画
像を形成するものである。

【０００４】

【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、図７に示すように、スリーブ50内のマグネ
ットローラ52は異極性の磁石が交互に併設されており、
このマグネットローラ52の回転により形成される交番磁
界によりトナー51はスリーブ50の外周面に沿って搬送さ
れる。記録電極53付近では、上記マグネットローラ52の
磁極が電極直下に位置しているときはトナー穂が形成さ
れているため、記録電極53に信号電圧が印加されると記
録媒体54に対してスリーブ50の長手方向に鮮明な画像を
形成することができる。

【０００５】しかしながら、上記マグネットローラ52の
磁極間が電極直下に位置しているときは、トナー51が十
分に存在せずトナー穂の谷間にあるため、記録電極53に
信号電圧が印加しても画像濃度が薄くなったりスリーブ
50の長手方向に画像がぼける場合おそれがあった。この
ことから、以下に述べる課題が生ずる。マグネットロー
ラ52の磁極の位置と記録電極53の信号電圧のタイミング
がずれた場合に、濃淡むらが生ずる。また上記マグネッ
トローラ52の回転数を上げる場合には、モータの回転数
を増加させることを要し、装置が大型化し、消費電力が
増加する。更に記録媒体54の移動速度を遅くする場合に
は、記録時間若しくは表示時間が長くなるため、製品と
してのメリットがなくなる。

【０００６】上記課題を解決するために、記録電極53を
マグネットローラ52の磁極が通過するタイミングと記録
電極53に信号電圧が印加されるタイミングを同時に行う
ことで、画像の濃淡むらを解消することが可能である
が、同期取りの回路が必要となりコスト高となり、また
同期取りができたとしても記録速度をあげるためには、
記録媒体54の移動速度と共にマグネットローラ52の回転
数を上げなければならず消費電力が増大するおそれがあ
った。

【０００７】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決し、記録電極−記録媒体間に記録に必要な現像剤が常
時存在して画像の濃淡むらを防止した画像形成装置を提
供することにある。

【０００８】

【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、前記記録電極に近接して相
対的に移動可能な現像剤を付着させて画像を形成するた
めの記録媒体と、前記記録電極を支持する非磁性部材を
用いて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、前記非磁性部材と記
録電極との間に複数の磁石を設けたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】前記構成によれば、非磁性部材と記録電極との
間に複数の磁石が設けたことにより、常時記録電極直上
に磁力が作用することから、例えば非磁性部材に内包さ
れる回転磁石が回転しても一定以上の磁力が保持され、
記録信号のＯＮ−ＯＦＦに関係なく記録電極−記録媒体
間に現像剤を充填することができる。また前記磁石は複
数の磁極を有することから、非磁性部材に内包された回
転磁石と相まって現像剤を搬送することができる。

【００１０】

【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は記録電極
−記録媒体間の模式説明図、図２は記録電極上の磁束パ
ターンを示す説明図、図３は画像形成装置の概略構成を
示す断面説明図、図４は記録媒体の一部拡大断面図であ
る。

【００１１】先ず図１乃至図４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３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を供給するための非磁性部材（アルミ
ニウム管若しくはステンレス管等）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。

【００１２】上記記録電極１は、図１に示すように、フ
レキシブルプリント基板１ａに電極パターンが軸方向に
密に設けられている。上記記録電極１は、剛性基板１ｂ
に設けられた記録素子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部１ｄが露出し
て設けられている。上記導体部１ｄはエッチングにより
形成されており、0.1 ｍｍ〜0.6 ｍｍピッチ（本実施例
では0.36ｍｍピッチ）で銅パターンの上にハンダメッ
キ、又は金、又は強磁性材料（ニッケル，鉄，パーマロ
イ等）を重合させて構成されている。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ａ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部１ｄに
到達するように構成されている。

【００１３】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、図３に示すように現像器７内に収
納されている。

【００１４】前記記録電極１より0.2 ｍｍ以上２ｍｍ以
下（本実施例では0.3 ｍｍ以上1.2ｍｍ以下）の距離を
おいて、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３の矢印ｂ方向に搬
送するものである。

【００１５】上記記録シート５は、図４に示すように、
ブチラール樹脂, ウレタン樹脂，ナイロン樹脂，フェノ
ール樹脂，又はポリエステル系樹脂等のプラスチック製
樹脂を主成分とする透明材料からなる表面層５ａ、酸化
チタン，酸化アルミニウム，酸化スズ，酸化インジウム
等とプラスチック製樹脂からなる白色層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。

【００１６】上記表面層５ａは誘電層で厚さは１〜20μ
ｍ好ましくは１〜５μｍで体積抵抗値は１×10⁷〜１×
10¹⁶Ωｃｍ好ましくは１×10⁹〜１×10¹³Ωｃｍ、上記
白色層５ｂの厚さは５〜30μｍ好ましくは５〜10μｍで
体積抵抗値は１×10⁰〜１×10⁷Ωｃｍ好ましくは１×
10¹〜１×10⁵Ωｃｍ、上記導電層５ｃの厚さは800Å
〜1000Åで体積抵抗値は１×10⁰〜１×10²Ωｃｍ、上
記基材５ｄの厚さは100 〜200 μｍである。

【００１７】また図３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。例えば、上記記録制御部８からの信号電
圧が＋30Ｖが印加されたときはトナー２が記録シート５
に付着し、０Ｖ時には付着しないというようにして画像
形成を行う。

【００１８】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に図示しない支持部材により取り付けられたク
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10ｂ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。

【００１９】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。

【００２０】更に前記記録電極１とスリーブ３との間に
は、固定磁石14が設けられており、図１に示すように、
異極性どうしが隣接するように２個の磁石が併設されて
いる。上記固定磁石14は、厚さ0.5 ｍｍ〜５ｍｍ程度の
もので、磁極のピッチはマグネットローラ４の磁極ピッ
チと同じでも異なってもよい。

【００２１】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。

【００２２】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３
の矢印ｂ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10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系，ナイロン
系，ポリエチレン，ポリプロピレン等のプラスチック樹
脂と、重量比１〜10％のカーボンと、重量比40〜70％の
フェライトを含有しており、粒径は１〜15μｍ好ましく
は３〜12μｍ、体積抵抗値としては１×10²〜１×10⁹
Ωｃｍのものが用いられている。

【００２３】次に本発明の特徴を最も良く表した記録電
極−記録シート間の模式図を図１に示す。本実施例で
は、スリーブ３として厚さ1.5 ｍｍで外径40ｍｍのステ
ンレスパイプの中に、外径36ｍｍで磁極のピッチは約3.
3 ｍｍのマグネットローラ４（34極）が内包されてお
り、これに対する固定磁石14の磁極ピッチは1.5 ｍｍで
ある。また固定磁石14の表面直上の磁力Ｇ₁は180 〜22
0 ガウスであり、マグネットローラ４の表面直上の磁力
Ｇ₂は300 〜350 ガウスである。また記録シート５の搬
送速度としては、130ｍｍ／sec の時、マグネットロー
ラ４の回転数は最小で200 r.p.m であった。

【００２４】図２は記録電極１上に磁束メータのプロー
ブ（ＢＥＬＬ社製ガウスメータ）を設置して記録電極１
上の磁束密度がマグネットローラ４の回転によりどのよ
うに変化するかを示すものである。図中実線部は実測値
であり点線部は固定磁石14がない場合の記録電極１直上
での磁束密度の変化を示す。は固定磁石14のＳ極とマ
グネットローラ４のＮ極とが重なった場合を示してお
り、記録電極１直上での最大磁束密度は350 ガウスを示
している。は固定磁石14のＳ極とマグネットローラ４
の磁極間が重なった場合を示しており、記録電極１直上
での最大磁束密度は約300 ガウスを示している。は固
定磁石14のＳ極とマグネットローラ４のＳ極とが重なっ
た場合を示しており、相互に反発し合って記録電極１直
上での最大磁束密度は約250 ガウスを示している。よっ
て、記録電極１直下の固定磁石14とマグネットローラ４
との影響により、記録電極１上の磁束密度は250 〜350
ガウスの範囲で振動しており、この磁界により記録電極
１上のトナー２は搬送される。

【００２５】これに対し、固定磁石14がない場合には、
記録電極１上の磁束密度は、図の破線で示すように最大
で200 ガウス程度である。よって、マグネットローラ４
の磁極間が記録電極１の直下に位置する場合には、記録
電極−記録シート間の磁束密度が不足して記録シート５
までトナー穂が伸びず接触しないため、画像形成を行う
ことができない。特に多極のマグネットローラ４を使用
する場合には、極数が多くなるほど１極当たりの極上で
の磁力が低下するため、スリーブ３の周面より離れた記
録電極１上では更に磁力が低下しているので画像形成能
力が不十分となる。

【００２６】本実施例では、記録電極１とスリーブ３と
の間に磁極の異なる固定磁石14を併設したことにより、
記録電極１直上に常時画像形成に必要な磁力が存在して
記録電極１−記録シート５間に記録に十分なトナー穂を
形成することができ、マグネットローラ４の回転による
交番磁界のピッチに関係なく鮮明な画像を得ることがで
きる。また前記トナー２の穂は常時記録電極１−記録シ
ート５間に存在するので、両者間のギャップを拡大して
装置の大型化を図ることができる。また前記トナー２の
搬送速度を上げるためスリーブ３に内包されたマグネッ
トローラ４の回転数を上げる必要がないため、省電力化
を図ることができる。また記録速度とマグネットローラ
４の回転数を独立の関係にできるため、記録速度を回転
数と無関係に変化させることができる。

【００２７】尚、固定磁石14の磁極が同極どうしで併設
されている場合には、１極の磁力が200 ガウスでも反発
し合った場合は常に強い磁力が発生しており、マグネッ
トローラ４の回転による交番磁界の影響が少なくなって
トナー２を十分搬送できなくなる。また固定磁石14が１
極の場合も同様にマグネットローラ４の回転による交番
磁界の影響が不十分で、トナー２を記録電極１上に十分
に搬送することが困難である。上記記録電極１上にはト
ナー穂が立つのに十分な磁力が必要であるが、重要なこ
とは記録電極１上のトナー２が搬送されることである。
トナー２は記録シート５に付着して消費されることか
ら、記録電極１上はトナー２が欠乏してしまう。

【００２８】従って、記録電極１上には常にトナー２の
供給がなされなければならず、固定磁石14は１極よりも
複数の磁極が異なる極性どうしを隣合わせにして併設す
る方がトナー２の搬送効率が良い。またマグネットロー
ラ４の影響で記録電極１を除いたスリーブ３上をトナー
２が搬送されるためには、スリーブ３上で150 ガウス以
上必要である。従って、スリーブ３上の磁束密度が150
ガウスになるまで、マグネットローラ４は極数を増やす
ことができる。

【００２９】上記実施例は記録電極１としてをフレキシ
ブルプリント基板１ａを用いたが、図５に示すように、
記録電極１及び記録素子１ｃを剛性基板１ｂ上に取り付
けて構成することも可能である。またスリーブ３と記録
シート５との間であって、上記剛性基板１の裏面側に
は、異なる磁極が隣合わせにした固定磁石15が併設され
ている。この固定磁石15の厚さは３ｍｍ，剛性基板１ｂ
の厚さは１ｍｍであり、記録電極１はスリーブ３周面よ
り最大６ｍｍ離れている。この時の記録電極１上の最大
磁束密度は270 ガウスであり、記録電極１−記録シート
５間の最小距離は600 μｍであった。

【００３０】また図６はスリーブ３上若しくは剛性基板
１ｂに固定される固定磁石14，15を示すもので、図６
（ａ）に示すように曲線は板状磁石が２極ある時の磁石
直上の磁束密度分布パターンを示す。また、図６（ｂ）
は上記併設する磁石のＳ極及びＮ極側を夫々半分にカッ
トした場合を示す。本発明においては、上記何れの固定
磁石14，15を用いても有効であるが、トナー搬送性の点
からは、図６（ｂ）の方がより良好な結果が得られた。
上記固定磁石14，15としては、厚さ0.5 ｍｍ〜5.0 ｍ
ｍ，磁極ピッチ２ｍｍ〜10ｍｍで最大磁束密度100 〜50
0 ガウスであった。尚、本実施例はトナー像をディスプ
レイ装置に表示して用いる場合について説明したが、他
の装置、例えばプリンタ，ファクシミリ等の画像形成装
置に適用することも可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明は前述したように、非磁性部材と
記録電極との間に複数の磁石を設けたことにより常時記
録電極直上に磁力が作用して現像剤の穂が記録媒体に接
触するようにできるため、回転磁石の回転により形成さ
れる交番磁界のピッチにより画像の濃淡むらは生ずるこ
とがなく、均一で鮮明な画像を得ることができる。また
前記現像剤の穂は常時記録電極−記録媒体間に存在する
ので、両者間のギャップを拡大して装置の大型化を図る
ことができる。また前記現像剤の搬送速度を上げるため
非磁性部材に内包された回転磁石の回転数を上げる必要
がないため、省電力化を図ることができる。また記録速
度と回転磁石の回転数を独立の関係にできるため、記録
速度を回転数と無関係に変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】記録電極−記録媒体間の模式説明図である。

【図２】記録電極上の磁束パターンを示す説明図であ
る。

【図３】画像形成装置の概略構成を示す断面説明図であ
る。

【図４】記録媒体の一部拡大断面図である。

【図５】記録電極−記録媒体間の他の構成を示す模式説
明図である。

【図６】固定磁石と磁束分布を示す説明図である。

【図７】従来の画像形成部の原理説明図である。

【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
は剛性基板、１ｃは記録素子、１ｄは導体部、１ｅは通
し穴、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は白色層、５
ｃは導電層、５ｄは基材、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、12は非磁性部材、1
3，14，15は磁石である。

Claims

【特許請求の範囲】

【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、前記記録電極に近接して相対的に移動可能な現像剤を付
着させて画像を形成するための記録媒体と、前記記録電極を支持する非磁性部材を用いて前記記録電
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、前記非磁性部材と記録電極との間に複数の磁石を設けた
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記磁石は非磁性部材の周面上に極性の
異なる磁石が隣合うように併設されている請求項１記載
の画像形成装置。
【請求項３】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記載の画像形成装置。
【請求項４】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２記載の画像形成装置。