JPH08118716A

JPH08118716A - 画像記録装置

Info

Publication number: JPH08118716A
Application number: JP28725094A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kitamura; 哲弥北村
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1994-10-26
Filing date: 1994-10-26
Publication date: 1996-05-14

Abstract

(57)【要約】【目的】中間記録媒体のトナー付着力を向上した画像
記録装置を提供する。【構成】画像記録装置１は、本体フレーム２内に、ア
パチャ電極体１０を取付けたトナー供給機構２０と、中
間記録媒体３１を回転駆動させてトナーＴを移送し且つ
定着する背面電極ローラ３２と、ヒートローラ３３と、
記録用紙Ｐを搬送する搬送ローラ４０〜４３及びガイド
プレート４〜７と、押圧ローラ３４と、給紙カセットＣ
Ｓと、排紙テーブルＤＴから構成される。中間記録媒体
３１の表面粗さは、約０．１μｍから約１０μｍの範囲
内に設定されているので、トナーＴの中間記録媒体３１
の付着面への付着率及び転写率は、略１００％となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アパチャ電極体の開口
部を通過して飛び出したトナーを中間記録媒体に一旦付
着させて移送した後、記録媒体に転写させる画像記録装
置に関し、特にその中間記録媒体へのトナーの付着力を
向上させるようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多数の微小な開口部を、記録媒体
の幅方向に向けて、微小間隔毎に列状に形成するととも
に、これら多数の開口部の各々の周囲に電極を有するア
パチャ電極体を設け、このアパチャ電極体の一方側に、
アパチャ電極体の多数の開口部にトナーを供給するトナ
ー供給機構を設けるとともに、その他方側に、高電圧が
印加された対向電極を設け、このアパチャ電極体の各電
極に供給する駆動電圧を個別に制御しながら、その対向
電極に沿わせて記録媒体を搬送することで、トナー供給
機構から供給されるトナーが、開口部を通過して、対向
電極の静電吸着力により、その対向電極に向けて飛び出
して、記録用紙に付着され、その後定着機構により定着
されて画像を記録するようにした画像記録装置が提案
（米国特許第３６８９９３５号参照）されている。

【０００３】しかし、この画像記録装置においては、ト
ナー供給機構から供給されるトナーを、開口部を介して
対向電極に向けて確実に移動させる関係状、アパチャ電
極体と対向電極との隙間が、約１mm以下に設定されてい
ることから、厚手の記録媒体がその隙間を通過できない
ことから、厚手の記録媒体に画像を記録できないことに
なる。そこで、本願の出願人は、特開平４─１５２１５
４号公報において、前記アパチャ電極体と記録媒体との
間に、対向電極と部分的に接触する転写ドラム（中間記
録媒体に相当する）を、記録媒体の搬送と同期して回転
駆動可能に設け、開口部を通過して対向電極に向けて飛
び出したトナーが転写ドラムに一旦付着され、この転写
ドラムに付着したトナーが転写位置まで移送された後、
記録媒体に転写されるように構成し、樹脂系や金属系な
どの各種の厚手の記録媒体にも画像を記録できるように
した画像記録装置を提案した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記特開平
４─１５２１５４号公報に記載の、転写ドラムを備えた
画像記録装置においては、対向電極の高電圧を介して発
生した静電吸引力、つまり静電力により、開口部を通過
して転写ドラム（中間記録媒体に相当する）に付着され
たトナーは、転写ドラムの回転により、対向電極から遠
ざかりつつ移動する。このとき、この転写ドラムに付着
しているトナーは、主に対向電極による比較的大きな静
電力により付着しているが、転写ドラムの回転に応じ
て、その静電力を徐々に受けなくなったトナーは、その
後、ファン・デル・ワールス力や鏡像力などにより、辛
うじて付着している状態で転写位置まで移送される。

【０００５】一方、トナー粒子は、綺麗な球状ではな
く、例えるなら、「コンペイトウ」のように、多数の突
出部を有する球体であるので、転写ドラムの付着面と
は、これら突出部の先端部だけで付着し、更に２〜３層
に亙って集団的に層状に付着しているので、前述したフ
ァン・デル・ワールス力や鏡像力が極端に弱くなった場
合には、これら層状に付着したトナー集団の質量が大き
いことから、このトナー集団が転写ドラムからその移送
中に部分的に脱落する場合があり、画素の欠落やかすれ
を生じ綺麗な画像を記録媒体に形成できないという問題
がある。

【０００６】本発明の目的は、アパチャ電極体の開口部
を通過して中間記録媒体に付着したトナーの付着力を高
めて、極力脱落させることなく、記録媒体に確実に転写
し得るような画像記録装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の画像記録装置
は、複数の開口部が記録媒体の幅方向に列状に形成され
るとともに、複数の開口部の各々に電極を有するアパチ
ャ電極体と、そのアパチャ電極体の開口部にトナーを供
給するトナー供給機構と、アパチャ電極体の各電極に供
給する電圧を個別に制御して、各開口部を通過するトナ
ーを制御するトナー制御手段と、アパチャ電極体に対し
てトナー供給機構と反対側に設けられ、開口部を通過し
たトナーを付着して転写位置へ移送する中間記録媒体
と、この中間記録媒体を記録媒体の搬送と同期して回転
駆動する駆動手段とを備えた画像記録装置において、中
間記録媒体のトナーが付着される付着面が、トナーの付
着を促進する為に表面粗さにおいて粗く形成されたもの
である。

【０００８】ここで、請求項２の画像記録装置は、請求
項１の発明において、前記中間記録媒体の表面粗さは、
最大高さにおいて、約０．１μｍから約１０μｍの範囲
内に設定するようにしたものである。

【０００９】

【作用】請求項１の画像記録装置においては、トナー供
給機構により、アパチャ電極体の開口部にトナーが供給
され、またアパチャ電極体に形成された複数の開口部の
各電極に対して、トナー制御手段により、供給する電圧
が個別に制御されるので、各開口部を通過するトナーが
制御される。そして、アパチャ電極体に対して、トナー
供給機構と反対側に設けられた中間記録媒体は、駆動手
段により、記録媒体の搬送と同期して回転駆動されるの
で、開口部を通過したトナーがこの中間記録媒体に集団
的に層状に付着し、転写位置まで搬送される。

【００１０】ここで、中間記録媒体のトナーが付着され
る付着面は、表面粗さにおいて粗く形成されているの
で、多数の凹凸を有している。従って、多数の突出部を
有するトナー粒子の凸部が、中間記録媒体の付着面に接
するだけでなく、トナー粒子の凸部以外の表面もこの付
着面に接するようになって、トナー粒子の中間記録媒体
の付着面に対する付着面積が増大することから、中間記
録媒体とトナーとに相互に作用するファン・デル・ワー
ルス力や鏡像力が増大して、トナーの付着が促進され、
トナーの転写位置への移送時に、トナーが中間記録媒体
から脱落することがない。その結果、中間記録媒体に付
着した全てのトナーが転写位置まで確実に移送され、そ
の後転写位置で記録媒体に転写される。

【００１１】このように、中間記録媒体のトナーが付着
される付着面は、表面粗さにおいて粗く形成されている
ので、トナー粒子の付着面に対する付着面積が増大する
ことから、トナーの付着が促進され、中間記録媒体に付
着した全てのトナーが転写位置まで確実に移送され、そ
の後転写位置で記録媒体に転写されて、綺麗な画像を記
録媒体に形成することができる。

【００１２】請求項２の画像記録装置においては、前記
中間記録媒体の表面粗さは、最大高さにおいて、約０．
１μｍから約１０μｍの範囲内に設定するので、直径の
大きさを約１０μｍとするトナー粒子は、この付着面に
形成された凹凸の凹部に完全に嵌まってしまうことがな
く、中間記録媒体で移送されたトナーを確実に記録媒体
に転写することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面に基いて
説明する。本実施例は、トナー供給機構から供給される
トナーの、中間記録媒体への移動を、アパチャ電極体で
制御して、記録用紙に画像を記録する画像記録装置に本
発明を適用した場合のものである。図１に示すように、
画像記録装置１は、その本体フレーム２内に、アパチャ
電極体１０を取付けたトナー供給機構２０と、中間記録
媒体３１を回転駆動させてトナーＴを移送し且つ定着す
るトナー移送・定着機構３０と、記録用紙Ｐを搬送する
搬送機構とを、基本的に備えたものである。ここで、搬
送機構は、搬送される記録用紙Ｐを支持するガイドプレ
ート４〜７と記録用紙Ｐを搬送する搬送用ローラ４０〜
４３から構成される。本体フレーム２の前側には多数の
記録用紙Ｐを収納した給紙カセットＣＳが設けられ、ま
た本体フレーム２の後側には記録されて排出された記録
用紙Ｐを収納する排紙テーブルＤＴが設けられている。

【００１４】先ず、トナー供給機構２０について説明す
ると、記録用紙Ｐの幅と略同様の幅寸法を有するトナー
ケース２１内には、電気絶縁性を有する絶縁性のトナー
Ｔが収納されるとともに、左右方向に延びるトナー供給
ローラ２２とトナー搬送ローラ２３とが、夫々回転可能
に枢支されている。このトナー搬送ローラ２３は、スポ
ンジローラ本体部の外周に、ニッケル製のスリーブを取
付けたものであり、これらトナー供給ローラ２２とトナ
ー搬送ローラ２３とは、図示外のローラ駆動機構により
回転駆動される。

【００１５】ところで、トナーケース２１には、薄い板
状の弾性を有するトナー規制ブレード２４の一端部が取
付けられ、その湾曲状部分がトナー搬送ローラ２３に押
圧状で接触しており、トナー供給ローラ２２で供給され
てトナー搬送ローラ２３の表面に付着するトナーＴの付
着量及び帯電量が、このトナー規制ブレード２４で所定
量に規制される。

【００１６】前記トナーケース２１の上端部には、この
トナーケース２１を覆うように、しかもトナー搬送ロー
ラ２３の上端部に上側から接触するように、略屋根型に
傾斜したアパチャ電極体１０が、その前後両端部で取付
けられている。このアパチャ電極体１０は、図１〜図３
に示すように、厚さ約２５μｍのポリイミド樹脂のフィ
ルムからなる耐熱性を有するベース基板に、その前後方
向の略中央部の位置で、左右方向向きに、直径約６０〜
６５μｍの円形の開口部（アパチャ）１１が、約１２７
μｍ間隔で、例えばＡ４用紙の印字幅の場合には約１６
００個分、１列状に形成されている。更に、これら多数
の開口部１１の各々の外周の上面には、環状の制御電極
１２が夫々形成され、各制御電極１２から延びる細い導
線１３がベース基板上に形成されている。そして、図２
に示すように、これら多数の導線１３の各々には、画像
データに応じた、＋３０Ｖ又は−３０Ｖの駆動電圧が、
制御線Ｌを介して駆動回路５１により個別に供給され
る。

【００１７】次に、前記アパチャ電極体１０の直ぐ上側
に設けられ、上下方向向きに設けられた中間記録媒体３
１を有するトナー移送・定着機構３０について、図１〜
図２に基づいて説明する。中間記録媒体３１は、記録用
紙Ｐの幅と略同様の幅寸法を有する無端状且つ耐熱性の
フィルムで構成されている。この中間記録媒体３１とし
ては、例えば、厚さ約５０μｍのポリイミド樹脂やアミ
ド樹脂などからなり、その外側のトナーＴが付着される
付着面は、図４に示すように、サンドブラスト技法など
により、最大高さＭにおいて、約３〜４μｍの表面粗さ
に、粗く形成されている。

【００１８】ここで、この中間記録媒体３１の付着面の
表面粗さに対するトナーＴの付着率は、図５に示すよう
な相関関係となり、最大高さの表面粗さが約０．１μｍ
以上のときに、トナーＴの付着率が略１００％となる。
しかし、付着面の表面粗さに対するトナーＴの記録用紙
Ｐへの転写率は、図６に示すように、最大高さの表面粗
さが約１０μｍ以下のときに、トナーＴの転写率が略１
００％となる。これにより、トナーＴの付着率と転写率
との両方が略１００％となるには、表面粗さは、最大高
さにおいて、約０．１μｍから約１０μｍの範囲内に設
定するのが望ましい。そこで、この実施例においては、
この表面粗さ範囲の略中間値として、約３〜４μｍの表
面粗さに設定されている。

【００１９】尚、トナーケース２１に収納されたトナー
Ｔの粒子は、例えるなら、「コンペイトウ」のように、
多数の突出部を有する直径約１０μｍの球体であり、中
間記録媒体３１の付着面に形成された凹凸部に、トナー
粒子の凸部だけでなく、それ以外のトナー粒子表面もこ
の付着面に接して、トナーＴの付着面に対する付着面積
が増大することから、中間記録媒体３１とトナーＴとに
相互に作用するファン・デル・ワールス力や鏡像力が増
大して、トナーＴの付着が促進されて、脱落することが
なく、またトナーＴの記録用紙Ｐへの転写が確実に行な
われるようになっている。

【００２０】そして、その中間記録媒体３１は、アパチ
ャ電極体１０の直ぐ上側に左右方向向きに配設されて、
本体フレーム２に回転可能に枢支された背面電極ローラ
３２と、その上側に、背面電極ローラ３２と平行状に設
けられて、本体フレーム２に回転可能に枢支されたヒー
トローラ３３とに亙って張架されている。また、このヒ
ートローラ３３には、このヒートローラ３３と平行に配
設されたゴム製の押圧ローラ３４が押圧接触され、これ
らヒートローラ３３と押圧ローラ３４との協働により、
記録用紙Ｐを押圧しながら搬送するようになっている。
ここで、このヒートローラ３３は、その幅方向に長いハ
ロゲンランプを内蔵し、図示外の電源回路から供給され
る駆動電圧により、約１３０°に加熱して、記録用紙Ｐ
に転写されたトナーＴを溶融して定着するようになって
いる。更に、これら背面電極ローラ３２、ヒートローラ
３３、押圧ローラ３４とは、図示外のローラ駆動機構に
より、記録用紙Ｐの搬送と同期して回転駆動される。

【００２１】次に、この画像記録装置１の制御系につい
て、図２に基づいて簡単に説明すると、前記背面電極ロ
ーラ３２には、電源回路Ｅ１により、約＋１ＫＶの高電
圧が常に印加され、マイナスに帯電されたトナーＴを大
きな静電力で背面電極ローラ３２に引き付けるようにな
っている。一方、アパチャ電極体１０の複数の導線１３
には、複数本の信号線からなる制御線Ｌを介して駆動回
路５１が接続され、この駆動回路５１には、＋３０Ｖと
−３０Ｖの２種類の電圧を出力する電源回路Ｅ２と、マ
イクロコンピュータなどからなるコントロールユニット
５０とが接続され、コントロールユニット５０は、画像
信号に応じた駆動信号を駆動回路５１に出力するので、
駆動回路５１はその駆動信号に応じて、＋３０Ｖ又は−
３０Ｖの駆動電圧を切り換えて、制御線Ｌを介して、各
導線１３に個別に供給するようになっている。また、ト
ナー搬送ローラ２３は常に接地されている。

【００２２】そして、駆動回路５１により、＋３０Ｖの
電圧が導線１３、つまり制御電極１２に印加されると、
制御電極１２とトナー搬送ローラ２３との電位差によ
り、制御電極１２からトナー搬送ローラ２３に向かう電
界が発生し、この電界により、マイナスに帯電されたト
ナーＴは、電位の高い方向に静電力を受け、トナー搬送
ローラ２３の表面から開口部１１を通過して制御電極１
２に引き付けられると同時に、背面電極ローラ３２に印
加された高電圧により、背面電極ローラ３２と制御電極
１２との間に発生した電界による静電力を介して、その
開口部１１を通過して背面電極ローラ３２、つまり中間
記録媒体３１に引き寄せされてその表面に付着する。し
かし、制御電極１２に−３０Ｖの電圧が印加されたとき
には、前述したのと逆に、トナー搬送ローラ２３から制
御電極１２に向かう電界により、トナー搬送ローラ２３
の表面のトナーＴは、開口部１１を通過することがな
い。

【００２３】次に、この画像記録装置１により、画像信
号に応じてトナーＴを記録用紙Ｐに転写して画像を記録
する作用を説明する。コントロールユニット５０から受
けた駆動信号に基づいて、駆動回路５１から＋３０Ｖが
制御電極１２に印加されたときには、前述したように、
制御電極１２からトナー搬送ローラ２３に向かう電界が
発生し、この電界により、トナー搬送ローラ２３の表面
上の、マイナスに帯電されたトナーＴは、電位の高い方
向に静電力を受け、トナー搬送ローラ２３の表面から開
口部１１を通過して制御電極１２に引き付けられる。更
に、背面電極ローラ３２に印加された高電圧（約＋１Ｋ
Ｖ）により、背面電極ローラ３２と制御電極１２との間
に発生した電界による静電力を介して、開口部１１を通
過したトナーＴは、背面電極ローラ３２、つまり中間記
録媒体３１に引き付けられて飛び出して、その表面に付
着する。このとき、中間記録媒体３１の付着面には、ト
ナーＴが集団的に層状に付着している。

【００２４】そして、背面電極ローラ３２の所定方向へ
の回転による中間記録媒体３１の移動により、中間記録
媒体３１に付着したトナーＴは、その上側の記録用紙Ｐ
の転写位置まで移送される。このとき、トナーＴが付着
する中間記録媒体３１の付着面は、図４に示すように、
最大高さＭにおいて、約３〜４μｍの表面粗さに、粗く
形成されているので、多数の凹凸が形成され、中間記録
媒体３１の付着面に形成された凹凸部に、トナーＴの凸
部だけでなく、凸部以外のトナーＴの表面もこの付着面
に接して、トナーＴの付着面に対する付着面積が増大す
ることから、中間記録媒体３１とトナーＴとに相互に作
用するファン・デル・ワールス力や鏡像力が増大して、
トナーＴの付着が促進され、背面電極ローラ３２から受
ける静電力が弱くなっても、集団的に付着しているトナ
ーＴの何れもが、その付着面から脱落することがない。

【００２５】そして、直径の大きさを約１０μｍとす
る、付着面に直接接触する第１層目のトナー粒子は、こ
の付着面に形成された凹凸の凹部に完全に嵌まってしま
うことがなく、中間記録媒体３１で移送されたトナーＴ
は、記録用紙Ｐに確実に転写でき、これと同時に、ヒー
トローラ３３による加熱により、記録用紙Ｐに転写され
たトナーＴは定着処理され、綺麗な画像を記録用紙Ｐに
形成することができる。

【００２６】ところで、図７に示すように、イエローの
トナーＴＥを収納した「イエロー」用のトナー供給機構
２０Ａ、シアンのトナーＴＣを収納した「シアン」用の
トナー供給機構２０Ｂ、マゼンタのトナーＴＭを収納し
た「マゼンタ」用のトナー供給機構２０Ｃとを、記録用
紙Ｐの搬送方向と平行に直列状に設け、これら３つのト
ナー供給機構２０Ａ〜２０Ｃと、ヒートローラ３３Ａと
に亙って張架された中間記録媒体３１Ａを設け、この中
間記録媒体３１Ａのトナー付着面を、前記実施例と同様
に、表面粗さにおいて粗く形成するとともに、各トナー
供給機構２０Ａ〜２０Ｃに対応させて、電源回路６０か
ら供給される高電圧を３つの背面電極６１〜６３に夫々
印加するように構成し、各トナー供給機構２０Ａ〜２０
Ｃから出力するカラートナーＴＥ、ＴＣ、ＴＭを、中間
記録媒体３１Ａの所定の付着範囲となるように同期して
順次付着するように制御して、カラー画像を記録するよ
うにしたカラー画像記録装置１０Ａを構成してもよい。

【００２７】尚、トナーＴとして、約１０μｍより微小
な、例えば、約７μｍや約５μｍの微粉末状のものを使
用する場合には、中間記録媒体３１の付着面の表面粗さ
を、最大高さにおいて、約０．１μｍから約１０μｍの
表面粗さ範囲内で、小さく設定するように構成する等、
本発明の技術的思想の範囲内において、既存の技術や当
業者に自明の技術に基いて種々の変更を加えることもあ
り得る。尚、トナーＴの記録用紙Ｐへの付着をアパチャ
電極体１０で制御するようにした種々の画像記録装置に
本発明を適用し得ることは勿論である。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の画像記録装置によれば、アパ
チャ電極体と、トナー供給機構と、トナー制御手段と、
中間記録媒体と、駆動手段とを備え、トナーが付着され
る中間記録媒体の付着面を表面粗さにおいて粗く形成し
たので、中間記録媒体の付着面に対するトナーの接触面
積が増大することから、トナーの中間媒体への付着が促
進され、中間記録媒体に付着した全てのトナーが転写位
置まで確実に移送され、その後転写位置で記録媒体に転
写されて、綺麗な画像を記録媒体に形成することができ
る。

【００２９】請求項２の画像記録装置によれば、前記中
間記録媒体の表面粗さは、最大高さにおいて、約０．１
μｍから約１０μｍの範囲内に設定するので、直径の大
きさを約１０μｍとするトナーは、この付着面に形成さ
れた凹凸の凹部に完全に嵌まってしまうことがなく、中
間記録媒体で移送されたトナーを確実に記録媒体に転写
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像記録装置の内部機構を説明する概略側面図
である。

【図２】中間記録媒体へのトナーの付着を説明する図１
の要部拡大側面図である。

【図３】アパチャ電極体の部分拡大斜視図である。

【図４】トナーが層状に付着した中間記録媒体の部分断
面図である。

【図５】中間記録媒体の表面粗さとトナー付着率との相
関関係を示す線図である。

【図６】中間記録媒体の表面粗さとトナー転写率との相
関関係を示す線図である。

【図７】カラー画像を記録するように構成した変更態様
に係る図１相当図である。

【符号の説明】

１画像記録装置１０・１０Ａアパチャ電極体１１開口部１２トナー制御電極２０・２０Ａ〜２０Ｃトナー供給機構２３トナー搬送ローラ３０トナー移送・定着機構３１・３１Ａ中間記録媒体３２背面電極ローラ５０コントロールユニット５１駆動回路Ｅ１電源回路Ｅ２電源回路Ｔトナー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の開口部が記録媒体の幅方向に列状
に形成されるとともに、複数の開口部の各々に電極を有
するアパチャ電極体と、そのアパチャ電極体の開口部に
トナーを供給するトナー供給機構と、前記アパチャ電極
体の各電極に供給する電圧を個別に制御して、各開口部
を通過するトナーを制御するトナー制御手段と、前記ア
パチャ電極体に対してトナー供給機構と反対側に設けら
れ、開口部を通過したトナーを付着して転写位置へ移送
する中間記録媒体と、この中間記録媒体を記録媒体の搬
送と同期して回転駆動する駆動手段とを備えた画像記録
装置において、前記中間記録媒体のトナーが付着される付着面が、トナ
ーの付着を促進する為に表面粗さにおいて粗く形成され
たことを特徴とする画像記録装置。
【請求項２】前記中間記録媒体の表面粗さは、最大高
さにおいて、約０．１μｍから約１０μｍの範囲内に設
定されたことを特徴とする請求項１に記載の画像記録装
置。