JPH0619613B2 - 画像記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は画像記録装置、特に画像電気信号に対応して直
接一成分導電性磁性現像剤（以下トナーと略記する）を
記録媒体に付着させて画像を記録する画像記録装置に関
する。

〔発明の背景〕

従来この種の画像記録装置としては米国特許第3816840
号明細書や特開昭55-127578号に詳述されているものが
ある。

この従来装置の概要を第５図にて説明する。

第５図において１は記録媒体で、本例ではアルミシリン
ダー1a上にアルマイト処理した誘電体層1bを設けた構成
からなつているが、通常市販されている静電記録紙等を
用いてもよい。２は導電性磁性トナーＴを収容したホツ
パーで、内部には非磁性の導電体製の中空円筒で出来た
トナー塗布ローラ４がある。トナー塗布ローラの内側に
は磁石３が定置されている。６は直流電源である。７は
記録媒体１に対峙して軸線方向に配列した磁性の記録電
極で、通常は磁性材料、例えば鉄、パーマロイ、ニツケ
ル等の細線を多数本平行に並べて作るか、又は磁性シー
トからエツチング技術等の技術によつて作成される。こ
れを図示されないが絶縁性接着剤にて電気的に絶縁して
機体に固着し、これを磁石８で挾んである。記録電極７
は信号文字発生機９に各々が独立に接続されている。ア
ルミシリンダー1aはアースされている。

記録媒体１は矢示Ａ方向に回転し、トナー塗布ローラ４
の近くを通過する。トナー塗布ローラ４が矢示Ｂ方向に
回転するにつれ、磁石３の作用によりトナー塗布ローラ
４に引き付けられたホツパ２内のトナーＴはドクターブ
レード５によつて均一なトナー層を形成する。このトナ
ーＴは、記録媒体１に接触した時、バイアス電源６より
直流電圧が印加されることにより電荷を得て記録媒体１
上に付着する。

記録媒体１がさらに矢印Ａ方向に回転し、その上のトナ
ーＴが記録位置10に到達すると、磁石８から発する磁界
の影響で記録媒体１と記録電極７の間でトナーＴの穂が
形成される。またトナーの電荷は記録部に到達するまで
の間に誘電体層1bを通つて逃げている。もし、記録媒体
の誘電体層の抵抗が高過ぎてトナーの電荷が残つていた
ら、トナーの記録媒体への付着力は強くなり、記録電極
先端にトナーの穂立ちが充分に形成されず、トナーの穂
立ちを利用しての電荷の注入やトナーの記録媒体からの
はき取りが行なわれないので、濃度の低いかぶりの多い
画像となるが、この場合は、トナーの電荷が逃げる程度
に抵抗が低く選定してある。

よつて記録位置10におけるトナーの記録媒体１への付着
力は主に分子間力のみとなり、記録電極７先端に形成さ
れているトナーＴの穂による磁気拘束力より弱まつてい
る。この時に文字発生機９より画像模様に応じて選択さ
れた記録信号電圧を記録電極７に与えると、その信号電
圧とは逆極性の電荷が導電層1bに誘起し、この誘起電荷
によつてトナーＴに記録電極７から電荷が注入される。
トナーＴに注入された電荷は記録電極７先端に形成され
ているトナーＴの穂による磁気拘束力に打ち勝ち、トナ
ーＴを記録媒体１に充分付着させるだけの電気力を与え
る。一方、記録信号電圧の与えられない部分（非画像
部）は上述の様な電荷注入がないから、記録媒体１とト
ナーＴ間の付着力は主に分子間力のみになり、トナーＴ
の穂による磁気的拘束力より弱まり記録媒体より取り去
られ、さらに磁石８から発する磁界に引かれて、記録電
極７に沿つて磁石８近傍に付着蓄積11される。この11の
トナーは図示しないが磁性ワイヤー、スクリュー等の手
段で容器２まで搬送され再使用される。

なお、記録媒体１上に上記画像模様に従い可視化された
トナー像は、図示されていないが、通常コロナ放電、圧
力転与によつて紙に転写し定着するか、又は静電記録紙
等が記録媒体１として用いられている場合はそのまま定
着してもよい。

ところで、上記構成において、かぶりのない良質な画像
を安定して得るには、第５図に示す様に、トナー画像形
成に関与しないトナー即ち非画像部トナーを記録媒体１
から除去すること、即ちかぶり取り、のためのローラ12
を設けることが既に提案されている（特開昭５５−１２
７５７８号）。かぶり取りローラ12は内部の回転可能な
磁石13と外側の非回転スリーブ14とからなる。スリーブ
14にはトナー収容容器15が取付けられている。今、画像
記録位置10において形成されたトナー像がかぶり取りロ
ーラ12近傍を通過した場合について説明する。この場合
画像部トナーは前記電荷を保持して記録媒体への十分な
付着力を持つているが、他方、記録位置10で電荷の注入
されなかつた非画像部トナーのうち磁石８から発する磁
界により取り去られずに記録媒体上にかぶりとして残つ
ているトナーは、電荷を有していないため記録媒体への
付着力が弱い。この様な電荷を保持していない非画像部
トナーは、Ｃ方向に回転する磁石13の磁力に引かれ、そ
の回転磁界の作用を受けてスリーブ14上をＤ方向に搬送
され、トナー収容容器15内に蓄積される。容器内のトナ
ーは図示しないがスクリュー等の手段で容器２まで搬送
され再使用される。以上の様にして非画像部トナーの除
去すなわちかぶり取りが行なわれる為、かぶり取りロー
ラ12を通過後の記録媒体上にはかぶりのない良質な画像
が得られる。

しかしながら上記の如きかぶり取りローラを使用した場
合には、上記トナー収容容器15に搬送され蓄積されたト
ナーの過度の蓄積を防止し該トナーを再使用する為に
は、トナー容器15内のトナーを排出してトナー容器２に
戻す搬送手段を設ける必要がある。この手段として、該
トナーをスクリュー等でトナー容器15の両サイドに出し
て搬送する等の手段が考えられるが、これは装置として
複雑で大型となる欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は上述従来例の欠点を除去するものであり、かぶ
り取りローラ部に蓄積したトナーを再使用する為の搬送
を単純な構成で行なう。

〔発明の概要〕

本発明は、記録電極アレイと、該記録電極アレイに近接
対向してこれと相対的に移動する記録媒体と、該記録媒
体表面に導電性磁性トナーを塗布する手段と、記録媒体
と記録電極アレイ中の選択された電極との間に画像模様
に従つて記録電圧を印加する手段と、記録媒体と記録電
極アレイとの間に磁界を生ぜしめるために記録電極アレ
イに沿つて設置された磁石とを備え、さらに、画像模様
に関与しなかつた非画像部トナーを記録媒体表面から取
り除く為に記録電極より下流側にて記録媒体表面に対向
する非磁性スリーブおよびその内部の移動磁界発生手段
並びに該非磁性スリーブ表面上のトナー受けよりなるト
ナー除去装置を備えた画像記録装置において、非画像記
録時に該トナー除去装置を記録媒体に微小距離を以て対
接させる手段、上記非磁性スリーブと前記記録媒体との
間に直流電圧を印加する手段、および上記非磁性スリー
ブ内の移動磁界発生手段の移動方向を変更する手段を設
けたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を第１、第２図により説明する。
第１図は記録状態、第２図は非記録状態を現わしている
断面図である。その基本的構成は第５図と同様であり、
第５図と同一の符号は、同じ構成・機能を有する部分を
示す。よつてこれらについて前記と重複する説明は省略
する。

記憶媒体１は直径１００mmのアルミシリンダー1aの表面
に光硬化樹脂にテフロン、酸化チタン等を分散し、紫外
線により硬化させた誘電体層1bが２μｍ厚に一様にコー
テイングされたものからなる。トナーＴには１０¹⁰Ω-c
m以下の導電性磁性トナーが使用可能であるが、本実施
例では３Ｍ社より販売されているイメージングパウダー
３５５にカーボンを外添して１０⁵Ω-cmになる様に調整
したものを用いた。

記録電極７には直径２５μｍの２−パーメンダー（Co４
９％、Fe４９％、Ｖ２％）の線を使用し、これを２１０
mm幅に亘つて３３６０本平行に並べたものを用いた。こ
れら記録電極群７はセメダイン株式会社より販売してい
るエポキシ系の接着剤ハイスーパー（商品名）にて固着
されている。記録媒体１と記録電極７はほぼ直角に対向
させ、その間隙は７５±２５μｍに保つ様にしてある。
かぶり取りローラ12はスリーブ14の表面磁束密度が最大
で６５０ガウスになるような８極の磁石13を使用し、ス
リーブ14にトナー収容容器15a、15bを固設してある。

さて本実施例においては、かぶり取りローラ12はアーム
16に支持されている。アーム16は固設された軸16aに回
動自在に支えられていて、例えばソレノイドのような上
下駆動源17がアーム16に枢着16bされている。上下駆動
源17が附勢され下方にアーム16を押せばアーム16は軸16
aを中心に反時計方向に回動し、かぶり取りローラ12は
（トナー収容容器15a、15bと共に）記録媒体１に近づ
く。上下駆動源17が元の位置に復帰するとかぶり取りロ
ーラ12は記録媒体より離れる。18はトナー収容容器15a
に枢着したドクターブレードである。

画像記録時には上下駆動源17は附勢されておらず、従つ
てアーム16は上方に引かれた状態にある（第１図）。こ
の状態ではかぶり取りローラ12は記録媒体１から一番離
れた距離に在る。この距離は、かぶり取りローラにより
記録媒体から取り除かれたトナーのスリーブ14表面上で
の穂立ちが記録媒体１に接触しない程度の、しかも、か
ぶり取りの効果が得られる程度の距離であればよく、こ
れは磁石13の磁力等により異るが、概ね０．５〜５mm程
度の距離である。本実施例では該距離１mmとし、磁石13
の回転数を１０００rpmにしたところ、かぶりのない良
質な画像が得られ、取り除かれた非画像部トナーはトナ
ー収容容器15aに蓄積された。なお、画像記録時の像形
成プロセスは、前述した従来例と同様であるので、ここ
では省略する。

画像記録時にかぶり取りローラ12により取り除かれる非
画像部トナーの量は極く僅かであるので、大量に連続し
て画像記録を行なわない限り、画像記録中にトナーが容
器15aから溢れてしまうことはないが、画像記録の回を
重ねるにつれて、容器15a内のトナー蓄積量は増大す
る。そこで本実施例では、画像記録が行なわれていない
時に、逆に、容器15a内のトナーを記録媒体１に付着さ
せてトナー塗布ローラ４へ搬送し、トナー容器２へ回収
することを特徴とする。

以下、その方法を説明しよう。

上下駆動源１７は、非記録時になつたとき（例えば信号
電源９よりの記録電極７への入力が無いことを検出する
信号が出たとき）一定時間附勢される。この一定時間は
容器１５ａに蓄積されたトナーが下記の如く搬送・回収
され終るに十分な適当時間であればよい。または、容器
15aの底部にトナー検知センサー１９を設け、上下駆動
源１７の附勢後トナーが容器15aの底部からなくなるの
が確認されたら直ぐに上下駆動源１７の附勢を断つよう
にしてもよい。

上下駆動源が附勢された状態（第２図）において、磁石
１３をＣとは反対のＤ方向に回転させる。これによりト
ナーはＣ方向に搬送される。このとき、かぶり取りロー
ラ１２は記録媒体に一番接近した距離にある。この距離
はかぶり取りスリーブ１４上を搬送されるトナーの穂立
ちが記録媒体に接触するような距離であればよい。トナ
ーの穂立ちの高さは主にドクターブレード１８とスリー
ブ１４間の距離や磁石の磁力、極数、回転数等に依存す
るが、概ねドクターブレード１８とスリーブ１４間の距
離に近い値となる。本実施例ではドクターブレード１８
は、上下駆動源１７が附勢されない画像記録時には、第
１図に示す様にトナー収容容器１５内へトナーが搬送さ
れやすい様にドクターブレード１８先端とスリーブ１４
間は充分に離れた状態にあるが、駆動源１７が附勢され
ると、それと連動して第２図に示す様にドクターブレー
ド１８とスリーブ１４間が１００μｍに接近し、スリー
ブ14上を搬送されるトナーの穂立の高さを制限するよう
になつている。これにより、本実施例では上下駆動源１
７が附勢された状態でかぶり取りローラ１２と記録媒体
１間の距離を１００μｍ前後にした場合にスリーブ１４
上のトナーの穂立ちと記録媒体１との接触が得られた。
この状態で、電源２０からスリーブ１４に直流電圧を印
加してやると、搬送されてかたスリーブ１４上のトナー
は電荷を得て記録媒体１に塗布される。なお、電源２０
は上下駆動源１７が附勢されていない場合には電圧を印
加しない。

このようにトナーが一様に塗布された記録媒体１がＡ方
向に回転すると、その上のトナーはトナー塗布ローラ４
の位置まで搬送される。ここでトナー塗布ローラ４はそ
の印加電圧を零にしてアルミシリンダー1aと同電圧にし
ておくことにより、そこでのトナーに対する電荷の注入
はなく、搬送されてきたトナーはトナー塗布ローラ４へ
回収される。この様にして、容器15aに蓄積された非画
像部トナーを記録媒体１に塗布することにより搬送し、
トナー塗布ローラにて容器２に回収し、再び記録様トナ
ーとして使用することができる。

また、かぶり取りスリーブ１４から記録媒体１へ塗布さ
れずにスリーブ１４上をそのままＣ方向に進む一部のト
ナーは、収容容器15bに蓄積される。このトナーの量は
僅かなものであり、その後、上下駆動源１７を消勢し、
磁石をＣ方向に回転することにより容器15aに再び搬送
される。

別方法として、上下駆動源１７が附勢された状態で記録
媒体１を矢印Ａと逆の方向に回転してトナーを塗布ロー
ラ４へ搬送してもよい。このとき、記録電極７の総てに
電圧を印加してトナー塗布ローラ４へ該トナーが全て搬
送される様にする。

以上の説明では上下駆動源が附勢されトナーが容器15a
から搬送されるのは、記録電極７に入力の無い非画像記
録状態を検出した時から一定時間行なわれるものとして
述べたが、かぶり取りローラ１２に取り除かれる非画像
部トナーの量は僅かであるので、トナー容器からのトナ
ーの回収は前記の様に頻繁に行なわず、数千枚の記録毎
に一定時間行なうとか、その他、使用条件に合わせて最
適のタイミングで行なえばよく、またはトナー容器15a
にトナー検知センサー21を設け、溢れ出す直前にトナー
搬送回収を行なつてもよい。

トナー容器15bに蓄積されるトナーは僅かであるが、こ
れをも含めて完全にトナーを回収するには、例えばかぶ
り取りローラ１２が記録媒体に接近し、これにトナーの
塗布を行なつているときに容器15aの底部のトナー検知
センサー１９がトナーの無くなつたのを検知したら、磁
石１３を今度はＣ方向に回転させて容器15b内の蓄積し
たトナーをＤ方向に搬送し、前述した方法で同様に記録
媒体１に塗布してもよい。このプロセスを数回繰り返せ
ば、トナーは完全にかぶり取りローラ１２の容器15a、1
5bから搬出され、塗布ローラ４ひいては容器２へと搬送
回収される。

第３図は前記実施例中のトナー収容容器15bを廃止し、
その代り容器15aの底に開閉装置22を設けたもので、開
閉装置２２を画像記録時には閉じるが、前述のようにか
ぶり取りローラを記録媒体１に接近させてトナー回収を
する時には開いて、このとき記録媒体１に塗布されなか
つたスリーブ１４上の一部のトナーをここを通つて再び
容器15aに入らしめても良い。

第４図は前記第３図の実施例において磁性板２３を設け
た例である。磁性板２３を回転磁石１３と対向させる
と、磁性板２３とスリーブ14との間のトナーの搬送方向
は磁石１３の回転方向と同一になる。このことから、画
像記録時には磁性板２３をスリーブ１４と対向させるこ
とにより、磁性板２３とスリーブ１４間のトナーはＣ方
向へ搬送され、容器15a内に入る。この時には開閉装置
２２を開いておく。他方、かぶり取りローラを記録媒体
１に接近させたトナー回収時には開閉装置２２を閉じる
様にする。この時スリーブ１４から記録媒体１へ塗布さ
れなかつたトナーは２４で示す部分に蓄積するが、これ
は後の記録時に回収される。或いは又、開閉装置２２を
廃止し、磁性板２３を非記録時にはトナーの搬送方向に
磁性板２３が影響を及ぼさない距離だけｅ方向に離すこ
とにより搬送方向を調整することも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればかぶり取りローラ
部のトナー収容容器に蓄積したトナーを非画像記録時に
記録媒体へ塗布して塗布ローラ部のトナー収容容器へ搬
送回収するので、かぶり取りローラのトナー収容容器内
のトナーを塗布ローラ部の収容容器まで搬送する装置を
別途設けることなく、該トナーを回収再使用することが
でき、装置の大型化や複雑化を緩和することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例の異る作動状態
を示す側断面図、第３図、第４図は本発明の他の異る実
施例を示す側断面図、第５図は既提案例を示す側断面図
である。 １……記録媒体、２……トナー収容ホツパー ３……磁石ロール、４……トナー塗布ローラ ７……記録電極、８……磁石 ９……画像信号電圧発生器 12……かぶり取りローラ 13……磁石、14……スリーブ 15、15a、15b……トナー収容容器 16……アーム、20……直流電源 22……開閉装置、23……磁性板 Ｔ……トナー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録電極アレイと、該記録電極アレイに近
   接対向してこれと相対的に移動する記録媒体と、該記録
   媒体表面に導電性磁性トナーを塗布する手段と、記録媒
   体と記録電極アレイ中の選択された電極との間に画像模
   様に従って記録電圧を印加する手段と、記録媒体と記録
   電極アレイとの間に磁界を生ぜしめるために記録電極ア
   レイに沿つて設置された磁石とを備え、さらに、画像模
   様に関与しなかつた非画像部トナーを記録媒体表面から
   取り除く為に記録電極より下流側にて記録媒体表面に対
   向する非磁性スリーブおよびその内部の移動磁界発生手
   段並びに該非磁性スリーブ表面上のトナー受けよりなる
   トナー除去装置を備えた画像記録装置において、非画像
   記録時に該トナー除去装置を記録媒体に微小距離を以て
   対接させる手段、上記非磁性スリーブと前記記録媒体と
   の間に直流電圧を印加する手段、および上記非磁性スリ
   ーブ内の移動磁界発生手段の移動方向を変更する手段を
   設けたことを特徴とする画像記録装置。