JPH0664373B2 - 画像記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、画像記録装置、特に、同方向に回転駆動され
る磁気ローラを内蔵する現像スリーブを記録電極に対向
せしめて記録領域を形成し、現像スリーブの表面に現像
剤を供給すると共に記録体をその背面が前記記録電極に
接した状態で記録領域を通過せしめつつ、記録電極に画
像信号電圧を印加することにより、記録体の記録面に画
像信号に対応するトナー画像を形成する様にした画像記
録装置に関する。

従来技術とその問題点 従来、この種の画像記録装置としては、第５図，第６図
に示すものが良く知られている（特公昭50-31827号公報
参照）。即ち、現像電極としてアースされた導電性スリ
ーブ(3)を矢印(b)方向に回転駆動可能に設けると共に、
このスリーブ(3)内に磁気ローラ(4)を内蔵固定する一
方、スリーブ(3)の上方に一定の間隔を保持して記録電
極(2)を設けてその間を記録領域(X)とし、トナーを含む
現像剤をスリーブ(3)の外周面上においてその回転方向
（矢印ｂ）に循環搬送する様にしたものである。このも
のでは、記録体(1)（通常、普通紙である）は背面が記
録電極(2)に接した状態で前記記録領域(X)を矢印(c)方
向に搬送され、記録電極(2)に所定の画像信号電圧を印
加することにより、記録体(1)の記録面に画像信号に対
応するトナー画像を形成し、このトナー画像は定着器
(5)にて加熱定着される。

ところで、この様な画像記録装置では、記録領域(X)に
おいて、記録電極(2)に画像信号電圧が印加されると、
第６図中(A)の領域で記録電極(2)とスリーブ(3)との間
の電界により、トナーにスリーブ(3)側から電荷が注入
され、磁気刷子先端のトナーは画像信号とは逆極性に帯
電し、記録体(1)の記録面に付着する。

しかしながら、現像剤は前記領域(A)のみならず領域(A)
の記録体搬送方向下流側にも存在しているため、記録体
(1)が記録面にトナーを付着した状態で次の領域(B)に至
っても、磁気刷子の先端は記録体(1)に接触している。
そして、この領域(B)では記録電極(2)への電圧印加によ
る電界は存在しない。従って、帯電したトナーの電荷が
接触しているトナー層を通して放電されやすく、トナー
を記録体(1)の記録面に保持する力が弱くなり、現像さ
れたトナーの掻き落としが生じ、記録濃度の低下、記録
画像の安定性が悪い等の問題点を有している。

そこで、特公昭60-32185号公報に示されている様に、記
録体の記録面と現像電極との間隙を記録電極の近傍にお
いて他より小さくし、記録体が記録電極を通過した後は
その記録面とトナー層表面との距離が増大する様に記録
体の送り方向を変える手段を設けた画像記録装置が提案
されている。

確かに、この装置において、記録体は記録後、即ち前記
他第６図中電界領域(A)を通過後直ちにトナー層と非接
触とされるが、それでも非電界領域(B)において僅かで
はあるがトナー層に接触することは免れない。従って、
前記装置と同様にトナー電荷の放電，磁気刷子により現
像されたトナーの掻き落としが生じることになる。

問題点を解決するための手段 以上の問題点を解決するため、本発明に係る画像記録装
置は、同方向に回転駆動される磁気ローラを内蔵する現
像スリーブを記録電極に対向せしめて記録領域を形成
し、現像スリーブの表面に現像剤を供給すると共に記録
体をその背面が前記記録電極に接した状態で記録領域を
通過せしめつつ、記録電極に画像信号電圧を印加するこ
とにより、記録体の記録面に画像信号に対応するトナー
画像を形成する様にした画像記録装置であって、 Ｄ・π・Wsl＞d₁・p・Wmg 但し、 Ｄ：現像スリーブ直径(mm) Wsl：現像スリーブ回転数(rpm) d₁：スリーブ表面と記録体との最短距離 ｐ：磁気ローラ磁極数 Wmg：磁気ローラ回転数(rpm) なる条件を満足するように設定したことを特徴とする。

実施例 〔第１実施例、第１図，第２図参照〕 まず、第１図，第２図に基づいて本発明に係る画像記録
装置の第１実施例について説明し、同時にその画像記録
方法についても説明する。

この装置は、現像電極としてアースされた導電性スリー
ブ(13)内に、外周部にＮ極，Ｓ極を順次着磁した磁気ロ
ーラ(14)を設け、記録電極(12)をスリーブ(13)の直上に
一定の間隔を保持して対向する様に設けて記録領域(X)
を形成し、かつスリーブ(13)に隣接して現像剤ケーシン
グ(16)を設け、スクレーパ(18)の先端をスリーブ(13)の
外周面に圧接せしめたものである。前記スリーブ(13)は
比較的低速で矢印(a)方向に回転駆動され、前記磁気ロ
ーラ(14)は比較的高速で同方向（矢印ａ）に回転駆動さ
れる様になっている。また、現像剤ケーシング(16)内に
は現像剤供給羽根(19)が矢印(d)方向に回転駆動可能に
設置され、該ケーシング(16)の開口端部(17)は現像剤の
穂高規制板として機能する。

一方、普通紙である記録体(11)は右方から矢印(c)方向
に搬送され、その背面が記録電極(12)の下面に接した状
態で前記記録領域(X)を通過する様にになっている。

ここで、この画像記録装置の具体的数値について本発明
者らが行った実験に基づいて説明する。

スリーブ： 直径 ：３１mm 回転数 ：６０rpm 磁気ローラ： 極数 ：８ 磁力 ：７５０Ｇ（スリーブ表面上） 回転数 ：１２００rpm 最近接位間隔(d₁)：０．４mm 穂高規制間隔(d₃)：１．５mm 現像剤：導電性磁性トナーからなる一成分系現像剤 次に、以上の画像記録装置における現像剤の動きについ
て説明する。

現像剤は供給羽根(19)の矢印(d)方向の回転にてスリー
ブ(13)の外周面に供給される。本実施例の様に、スリー
ブ(13)と磁気ローラ(14)とを同方向に回転駆動する場
合、現像剤は全体的に見て磁気ローラ(14)の回転方向と
は逆方向（矢印ｂ）にスリーブ(13)の外周面上を、穂高
規制部(17)で穂高を規制されつつ搬送される。このと
き、現像剤の穂高(d₃)は穂高規制部(17)とスリーブ(13)
との間隔に等しい。

この様な搬送状態を詳細に検討すると、スリーブと磁気
ローラとを同方向に回転駆動するいわゆるＦＲ方式にお
いて、磁気刷子の上層部分は磁気ローラ(14)の回転に基
づく磁界の移動にてその回転方向とは逆方向に搬送さ
れ、スリーブ(13)の外周面に近接した下層部分はスリー
ブ(13)の回転に基づいてその回転方向に、即ち全体とし
ての搬送方向とは逆方向に搬送される。但し、その搬送
速度は磁気刷子の上層部分における搬送速度より低速で
ある。

ところで、前記画像記録方法では、スリーブ(13)が記録
体(11)の記録面に対して近接しつつある位置ないしは最
近接位置において現像剤の該記録面に対する接触を終了
せしめる。そのためには、記録領域(X)においてスリー
ブ(13)による現像剤搬送速度(Vsl)を磁気ローラ(14)に
よる現像剤搬送速度(Vmg)よりも大きくして、記録領域
(X)下流側、即ち後記の最近接位置(x₁)のスリーブ(13)
外周面上には現像剤を存在させない様にすれば良い。

具体的に、磁気ローラ(14)の回転に基づく搬送速度〔Vm
g(mm/sec〕は、 Vmg＝h・p・(Wmg／６０）…… 但し、ｈ ：穂高(mm) ｐ ：磁極数 Wmg：磁気ローラ回転数(rpm) なる式で表される。

スリーブ(13)の回転に基づく搬送速度〔Vsl(mm/sec〕
は、 Vsl＝Ｄ・π・（Wsl／６０）…… 但し、Ｄ ：スリーブ直径(mm) Wsl：スリーブ回転数(rpm) なる式で表される。

従って、全体としての現像剤搬送速度〔Vdev(mm/se
c))〕は、 Vdev＝Vmg-Vsl ＝(h・p・Wmg−Ｄ・π・Wsl）／６０… なる式で表される。

ところで、スリーブ(13)と記録体(11)との最近接位置(x
₁)において、前記穂高(h)は必然的に最近接位置間隔
(d₁)となる。従って、現像剤を記録領域(X)よりも下流
側、即ち最近接位置(x₁)よりも下流側のスリーブ(13)の
外周面には存在させないためには、 Ｄ・π・Wsl＞d₁・p・Wmg…… なる式を満足すれば良い。即ち、スリーブ(13)の直径，
磁気ローラ(14)の磁極数，それらの回転数や間隔(d₁)等
を前記式を満足する様に設定すれば良い。

勿論、本実施例における前述の具体的数値は前記式を
満足している。

一方、記録体(11)はその背面が記録電極(12)に接した状
態で矢印(c)方向に搬送され、記録領域(X)で記録面に現
像剤が接触する。同時に、記録電極(12)には画像信号電
圧が印加され、現像剤（トナー）は記録電極(12)とスリ
ーブ(13)との間の電界により電荷を注入され、磁気刷子
先端のトナーは画像信号とは逆極性に帯電し、画像信号
に対応するトナー画像として記録体(11)の記録面に付着
する。

この場合、現像剤が記録体(11)の記録面に対する接触を
終了する位置(x₂)は、スリーブ(13)が記録体(11)の記録
面に対して近接しつつある位置であり、両者の最近接位
置(x₁)よりも僅かに上流側である。この最近接位置(x₁)
は記録電極(12)の図中左端に対応する位置であり、記録
電極(12)の右端に対応する位置(x₃)から最近接位置(x₁)
にかけて、記録電極(12)とスリーブ(13)との間で電界が
形成される領域(A)は徐々に狭まっている。そして、現
像剤が記録体(11)の記録面に対する接触を終了する位置
(x₂)は、電界領域(A)内に位置している。従って、記録
体(11)が矢印(c)方向に搬送されて記録電極(12)への電
圧印加による電界の影響を受けない領域(B)に至ったと
き、記録体(11)の記録面に現像剤が接触することはな
い。

以上の画像記録装置によって画像記録の実験を行ったと
ころ、トナーの電荷の放電がなく、良好な記録画像を得
ることができた。この様な効果は、記録体(11)が非電界
領域(B)に至って記録電極(12)への電圧印加による電界
の影響を受けなくなったとき、現像剤が記録体(11)の記
録面に対して接触することはないからである。即ち、帯
電したトナーの電荷がトナー層を通して放電されること
がなく、トナーを記録体(11)の記録面に保持する力が弱
くならず、しかも現像されたトナーの磁気刷子による掻
き落としが生じることもなく、記録濃度の低下や不安定
化を招来することがないのである。また、電界領域(A)
においては現像剤か記録体(11)の記録面に接触状態で現
像が行われるため、非接触方式の現像に比べて、画像信
号電圧はそれほど高くなくても十分な記録濃度を得ら
れ、トナーが空間を飛翔することもないので、細線再現
性が損われることもないのは勿論である。

〔第２実施例、第３図，第４図参照〕 次に、第３図，第４図に基づいて本発明に係る画像記録
装置の第２実施例について説明し、同時にその画像記録
方法についても説明する。

この装置は、磁性キャリアとトナーとの混合物からなる
二成分系の現像剤を使用し、現像剤搬送案内部材(15)を
スリーブ(13)の外周面に一定の間隔を保持して設置し、
かつ電源(21)を備えた電極(20)を記録電極(12)に隣接し
た記録体搬送方向下流側に設け、トナーの帯電電荷と同
極性の電圧を印加する様にしたものである。現像剤搬送
案内部材(15)は絶縁材もしくは絶縁的に支持された導電
材からなり、現像剤ケーシング(22)の上部開口から記録
領域(X)にわたってスリーブ(13)と同心円状に設置され
ている。

現像剤ケーシング(22)内には外周部にとゆ状のバケット
(24a)を有するバケットローラ(24)が矢印(e)方向に回転
駆動可能に設置され、その上部には補給用トナーを収容
したトナーホッパー(26)が取付けられている。また、現
像剤ケーシング(22)の上部は現像剤搬送領域を覆う様に
上方に立ち上がり、その上端には弾性材からなるシール
材(25)が取付けられ、該シール材(25)の先端は記録体(1
1)の記録面に摺接する様になっている。前記ホッパ(26)
内のトナーは周知の自動トナー濃度制御装置にてトナー
補給ローラ(27)が所定時間回転駆動されることにより現
像剤ケーシング(22)内に補給される様に構成されてい
る。

なお、本画像記録装置の具体的数値は前記第１実施例の
場合と同様であり、新たに設置された現像剤搬送案内部
材(15)の先端と記録体(11)の記録面との間隔(d₂)は１．
２mmとされている。そして、この装置にあっても現像剤
を最近接位置(x₁)よりも下流側のスリーブ(13)の外周面
に存在させないための前記式を満足することは勿論で
ある。

ここで、本画像記録装置における現像剤の動きについて
説明する。

現像剤はバケットローラ(24)の矢印(e)方向の回転にて
現像剤搬送案内部材(15)の下端外周面に供給され、磁気
ローラ(14)の矢印(a)方向の回転に基づいて該部材(15)
上を矢印(b)方向に、穂高規制部(23)で穂高を規制され
つつ搬送される。このとき、現像剤の穂高(d₃)は穂高規
制部(23)と現像剤搬送案内部材(15)との間隔に等しい。
そして、現像剤は部材(15)の先端からスリーブ(13)の外
周面に移るのとほぼ同時に矢印(c)方向に搬送されてく
る記録体(11)の記録面に接触する。記録電極(12)には前
記第１実施例と同様に該画像信号電圧が印加され、帯電
したトナーが画像信号に対応するトナー画像として記録
体(11)の記録面に付着する。同時に、電極(20)にはトナ
ーの帯電電荷と同極性の電圧が印加される。その後、現
像剤はスリーブ(13)の矢印(a)方向への回転に従って該
スリーブ(13)と現像剤搬送案内部材(15)との間を矢印
(a)方向搬送され、スクレーパ(18)にて掻き落とされ、
現像剤ケーシング(22)内に戻される。

この場合、現像剤が記録体(11)の記録面に対する接触を
終了する位置(x₂)は、前記第１実施例と同様に、スリー
ブ(13)が記録体(11)の記録面に対して近接しつつある位
置であり、両者の最近接位置(x₁)よりも僅かに上流側で
ある。即ち、前述の如く、記録電極(12)の右端に対応す
る位置(x₃)から最近接位置(x₁)にかけて、記録電極(12)
とスリーブ(13)との間で電界が形成される領域(A)は徐
々に狭まっている。そして、現像剤が記録体(11)の記録
面に対する接触を終了する位置(x₂)は、電界領域(A)内
に位置している。従って、記録体(11)が矢印(c)方向に
搬送されて記録電極(12)への電圧印加による電界の影響
を受けない領域(B)に至ったとき、記録体(11)の記録面
に現像剤が接触することはない。

従って、以上の画像記録装置によれば、前記第１実施例
と同様に、トナーの電荷の放電がなく、良好な記録画像
を得ることができた。しかも、現像後に最近接位置(x₁)
が存在し、かつその箇所から記録体搬送方向下流側には
電極(20)への電圧印加にてトナーをスリーブ(13)側へ移
動させる電界が生じていることから、二成分系の現像剤
を用いることによるトナーの飛散が発生したとしても、
浮遊トナーはこの電界にてスリーブ(13)側に吸引，付着
して現像剤ケーシング(22)内に戻される。従って、浮遊
トナーが記録体(11)に付着してカブリを生じることはな
いし、装置内が汚染されることもない。

なお、前記現像剤搬送案内部材(15)を設置した目的は、
キャリアを使用する現像剤に関し、記録領域(X)での現
像剤中のトナー濃度の低下を除去することにある。即
ち、磁気ローラ(14)の回転に基づいて矢印(b)方向に搬
送される現像前の現像剤と、スリーブ(13)の回転に基づ
いて矢印(a)方向に搬送される現像後のトナー濃度の低
下した現像剤とが現像剤搬送案内部材(15)にて仕切ら
れ、両搬送経路での現像剤の入れ替わりがないからであ
る。そこで、現像剤搬送案内部材(15)の先端は記録領域
(X)に近いことが望ましい。但し、トナー濃度の低下を
ある程度防止できれば良い。従って、現像剤搬送案内部
材(15)の先端と記録体(11)との間隔(d₂)は穂高規制間隔
(d₃)よりも狭く設定されているが、d₂≧d₃の条件で設定
されても良い。要は、現像剤が少なくとも最近接位置(x
₁)において記録体(11)の記録面に対する接触を終了する
条件であれば良い。

また、現像剤搬送案内部材(15)は現像剤の搬送をスムー
ズなものとする作用をも有している。そこで、この作用
を発揮させるため、一成分系の現像剤を使用する前記第
１実施例にあってもこの部材(15)を設置しても良い。

ところで、現像剤搬送案内部材(15)とスリーブ(13)との
間隔は最近接位置間隔(d₁)よりはかなり広く、この様な
ＦＲ方式によれば、スリーブ(13)の外周面上を矢印(a)
方向に搬送される現像剤は、厳密には、部材(15)とスリ
ーブ(13)との間隔に相当する穂高を有するため、その上
層部分は前記式に表される矢印(b)方向への搬送力を
磁気ローラ(14)の回転に基づいて受ける。しかし、実験
結果によれば、スリーブ(13)と部材(15)との間の現像剤
はスリーブ(13)の回転にて矢印(a)方向に搬送されてい
た。これは、次の理由によりと考えられる。磁気ローラ
(14)の回転による現像剤の自転に伴う搬送力は、現像剤
の密度によって変化し、現像剤は密度が高くなると動き
にくくなるため、自転に伴う搬送力は弱くなる。スリー
ブ(13)と部材(15)との間では現像剤の密度は比較的高
く、それ故現像剤は全体として矢印(a)方向へ移動する
と考えられる。

一方、前記各実施例において、現像剤が記録体(11)の記
録面に対する接触を終了する位置は、前述の如く、近接
しつつある位置(x₂)ではなく、最近接位置(x₁)であっも
良く、この場合でも前述の効果を奏する。

発明の効果 以上の説明で明らかな様に、本発明は、同方向に回転駆
動される磁気ローラを内蔵する現像スリーブを記録電極
に対向せしめて記録領域を形成し、現像スリーブの表面
に現像剤を供給すると共に記録体をその背面が前記記録
電極に接した状態で記録領域を通過せしめつつ、記録電
極に画像信号電圧を印加することにより、記録体の記録
面に画像信号に対応するトナー画像を形成する様にした
画像記録装置であって、 Ｄ・π・Wsl＞d₁・p・Wmg 但し、 Ｄ ：現像スリーブ直径(mm) Wsl：現像スリーブ回転数(rpm) d₁：スリーブ表面と記録体との最短距離 ｐ ：磁気ローラ磁極数 Wmg：磁気ローラ回転数(rpm) なる条件を満足するように設定したものであるため、記
録体が記録電極からの電界の影響を受けなくなってか
ら、現像剤が記録体の記録面に接触することはない。従
って、帯電したトナーの電荷がトナー層を通して放電さ
れること、現像されたトナーが磁気刷子で掻き落とされ
ることはなく、十分な濃度で安定性の良い記録画像を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す画像記録装置の概略
断面図、第２図はその要部の断面図である。第３図は本
発明の第２実施例を示す画像記録装置の概略断面図、第
４図はその要部の断面図である。第５図は従来の画像記
録装置の概略断面図、第６図はその要部の断面図であ
る。 (11)…記録体、(12)…記録電極、(13)…スリーブ、(14)
…磁気ローラ、(15)…現像剤搬送案内部材、(16),(22)
…現像剤ケーシング、(17),(23)…穂高規制部、(X)…記
録領域、(x₁)…最近接位置、(x₂)…現像剤接触終了位
置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同方向に回転駆動される磁気ローラを内蔵
   する現像スリーブを記録電極に対向せしめて記録領域を
   形成し、現像スリーブの表面に現像剤を供給すると共に
   記録体をその背面が前記記録電極に接した状態で記録領
   域を通過せしめつつ、記録電極に画像信号電圧を印加す
   ることにより、記録体の記録面に画像信号に対応するト
   ナー画像を形成する様にした画像記録装置であって、 Ｄ・π・Wsl＞d₁・p・Wmg 但し、 Ｄ：現像スリーブ直径(mm) Wsl：現像スリーブ回転数(rpm) d₁：スリーブ表面と記録体との最短距離 ｐ：磁気ローラ磁極数 Wmg：磁気ローラ回転数(rpm) なる条件を満足するように設定したことを特徴とする画
   像記録装置。