JPH03182760A - 画像記録装置，画像記録媒体およびデイスプレイ装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、トナーによる画像（トナー画像）を記録する
画像記録装置、トナー画像記録に用いられる画像記録媒
体、および画像記録媒体上に記録されたトナー画像を表
示するディスプレイ装置に関する。

〔従来の技術〕

画像記録媒体の表面の誘電性層に光学的、電気的手段等
により静電潜像を形成しておき、そこに絶縁性トナーを
付着させてトナー画像を得るものは、よく知られている
。また、画像記録媒体に近接して記録電極を配し、磁気
的手段により記録電極と記録媒体１？ｊＪに１−ナーチ
ェインを形成し、記録電極と画像記録媒体間に記録電圧
を印加して画像記録媒体の誘電性層に電荷を注入し、こ
れによりトナーチエインの誘電性層と接触しているトナ
ーを画像記録媒体上に付着させてトナー画像を得るもの
も、知られている。このような画像記録装置は、例えば
米国特許第４７６３１４３号公報に開示されている。

上述した如き画像記録装置に用いられている画像記録媒
体として、（１）円筒状のアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金等の導電性基体の表面を陽極酸化処理して誘電
性層を形成したもの、（２）（１）と同様に陽極酸化処
理後に四沸化エチレンを含浸させて誘電性層を形成した
ものが知られている。

（１）に示す画像記録媒体は、陽極酸化層に多くのクラ
ンク、空孔が発生しており、トナーがそのクラック等に
侵入する等により鮮明な画像記録が不十分となるという
問題を残している。これに対し、（２）に示す画像記録
媒体は、陽極酸化層に四沸化エチレンを含浸させること
により、この問題を解決している。特開昭６１−１９３
１５７号公報には、この（２）に示す画像記録媒体が開
示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述の（２）に示した記録媒体では、まだ表
面に多くの空孔を有しており、熱水や高圧蒸気により封
孔処理を施しても表面には酸化アルミニウムの水和物が
形成され、親水性を呈するようになる。したがって、湿
度の高い環境下で画像記録を行うと、空気中の水分が画
像記録媒体表面に付着、吸着し、誘電性層表面の電気的
抵抗値が減少する。そのため、記録媒体の誘電性層表面
上のトナーに働く静電気力が減少し、画像の濃度が７４
くなる傾向が生じる。

本発明の目的は、湿度が大幅に変化した場合においても
鮮明な画像を安定して得ることのできる画像記録媒体、
画像記録装置およびディスプレイ装置を提供することで
ある。

本発明の他の目的は、長期間安定して鮮明な画像を７！
）ることのできる画像記録媒体、画像記録装置およびデ
ィスプレイ装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は画像記録装置の記
録媒体として陽極酸化処理が可能な導体を用い、この導
体の表面を陽極酸化処理して硬度を向上させ、さらに陽
極酸化層内に１威した多数の空孔中に、トナーのガラス
転移点より高い軟化点を有する疎水性誘電体物質を充填
させて誘電層を形成した記録媒体を用いたものである。

又、記録媒体として導体の表面を溶射法により耐摩耗性
を有する酸化物、炭化物、窒化物等で誘電層を形成し、
次に誘電層内の空孔にトナーのガラス転移点より高い軟
化点を有する疎水性誘電体物質を充填させて形成した記
録媒体を用いたものである。

さらに本発明のディスプレイ装置では、記録媒体を可ど
う性とし、前記画像記録装置により可どう性記録媒体上
に形成された記録画像を表示部に表示するようにしたも
のである。

〔作用〕

本発明の画像記録装置は、記録媒体として導体基板表面
を陽極酸化処理あるいはＡ　（１２０ｓｒ　ＴｉＮ＋Ｔ
ｉＣ等を溶射法により空孔を有する誘電体を形成せしめ
、その後該空孔に疎水性誘電体物質を充填して封孔した
構造体の誘電層とすることにより、画像記録装置の使用
環境の湿度が変動しても、該記録媒体の表面抵抗値の変
化を１０９〜１０１２Ω程度の範囲としたため、トナー
の電荷の漏れあるいは記録媒体の帯電現象の発生を防止
することができ１画像族度が高く鮮明な画像を記録でき
る。

また誘な層は主に陽極酸化層、酸化物、炭化物、窒化物
等から形成されているため硬度が高く、長時間の画像記
録時においても誘電層の摩耗現象は殆んどなく、安定し
た画像記録ができる。なお疎水性誘電体物質の軟化点を
、トナーのガラス転移点以上としたのは、画像記録装置
内部の温度設定が、トナーのガラス転移点以下としてい
るためで。

疎水性誘電体物質の軟化点がそれ以下とした場合。

疎水性誘電体物質が軟化し空孔から流れていて記録媒体
の性状が変化し、画像へ悪影響を及ぼすためである。

さらに本発明のディスプレイ装置によれば、記録媒体が
可どう性でかつ上述した記録媒体と同様な構造を有して
いるため、耐環境性耐摩耗性があり、記録媒体上に形成
された画像は鮮明にそのまま表示画面とすることができ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図により説
明する。第１図に本発明の一実施例の画像記録装置の全
体構成図を示す。

図示のように１画像記録装置は記録媒体１と、静電記録
ヘッド２と、トナー供給装置３と、第１のトナー回収装
置４と、転写ローラ５と、定着ローラ６と、第２のトナ
ー回収装置７と、パルス駆動回路８を含んで構成されて
いる。

記録媒体１は紙面垂直方向に延在する円筒状の形状をし
ており、その輪方向の長さは例えばＡ４サイズやＢ４サ
イズの転写材３５への記録が可能な長さとなっている。

第２図は前記記録媒体１の拡大断面を示す。該記録媒体
１はアルミニウムまたはアルミニウム合金等の導電性材
料を用いてなる円筒状の導電層１１と、その外周表面を
鏡面加工した後、硫酸。

シュウ酸、クロム酸等の酸性浴中で陽極酸化処理を施し
て多数の空孔を有する陽極酸化層の誘電体１２ａを形成
し、続いて該空孔中に疎水性誘電体物質を電着法あるい
は含浸法にて充填させて形成した誘電体１２ｂとからな
る誘電層↓２から構成されたものである。

ここで電着法とは微粒子の合成樹脂水性懸濁液中に陽極
酸化処理物を浸漬し、電流を流して電気泳動的に陽極酸
化層内の空孔に該樹脂を充填させる方法であり、合成樹
脂としてアクリル系樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ
系樹脂、ポリエチレン系樹脂、メラミン系樹脂、フッ素
系樹脂等が利用できる。また、含浸法ではシリコン樹脂
、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリイミド樹脂等の合成樹脂やトナーのガラス
転移点以上の軟化点をもつパラフィン等が利用できろ。

また、記録媒体としてはアルミニウム又はその合金、ス
テンレス等の円筒形状導電材の表面に溶射法で酸化アル
ミニウム、炭化チタン、窒化チタン等の誘電体１２ａを
形成し、その後該誘電体の表面を表面粗さが１μｍｎ以
下に研摩し、続いて該誘電体内に有する多数の空孔中に
疎水性誘電体物質を電着法あるいは含浸法にて充填させ
て形成した誘電体１２ｂとからなる誘電層１２から構成
されたものでもよい。また疎水性誘電体物質としては前
述したものが利用できる。

なお誘電体１２ｂは炭化水素系物質であり耐摩耗性が無
く、摩耗により摩耗粉を発生しトナー中に混入し画像記
録時に悪影響を及ぼすので、該空孔中のみに形成し誘電
体１２ａの表面には形成させないこととし、形成された
場合には、化学的あるいは機械的にはく離する。誘電体
１２ａは陽極酸化層、酸化物、炭化物等から構成されて
いるため、硬度がＨｖ４００以上もあり、耐摩耗性は十
分である。そのため誘電層１２の耐摩耗性は誘電体１２
ａで確保でき、摩耗粉の発生は殆んど無く、鮮明な画像
が長時間安定して得られた。

一方、誘電層１２の厚さに関してであるが、第３図に示
すように誘電層が厚くなるにつれて画像濃度は減少する
傾向がある。これは記録電極と記録媒体間に記Ｂ電圧を
印加した場合に、トナーに働く電気力は記録媒体の誘電
層の厚さの２乗に反比例するので、同し記録電圧下で画
像記録を行えば誘電層のＮさが増す枠型気力は小さくな
り、画像濃度は減少する。ざらに誘電層を厚く形成する
には、時間を要し経済的にも好ましくない。そこで本発
明の誘電層の厚さに関し耐摩耗性も考慮して鋭意検討と
した結果、２０μＩ＋１以下が好ましいことがわかった
。

前記記録媒体１の導電層１１には、直流電源（図示せず
）により、数ボルト程度の負のバイアス電圧が印加され
るようになっている。

静電記録ヘッド２は、セラミックやエポキシ樹脂等の絶
縁基板の表面に複数の線状電極を列状に多数配設してな
る記録電極１５と、この記録電極１５の絶縁基板側に取
付けられた永久磁石１６と。

その反対側の電極面に絶縁層を介して取付けられた磁性
体１８とを含んで形成されている。各線状電極は画素に
対応して寸法で形成され、所定の記録幅（例えば、Ａ４
サイズ又はＢ４サイズ等の紙幅）にわたって、間隔を有
して列設されている。

線状電極はパーマロイやニッケルのごとき強磁性材で形
成することにより、高画質の画像が得られる。また、記
録電極１５の幅に合わせて又は幅以上に永久磁石１６と
強磁性を有する磁性体１８が延設されている。なお、永
久磁石１６と磁性体１８の記録電極先端側の一端は、そ
れぞれ電極先端から一定距離後退させた状態に取付けら
れている。そして、永久磁石１６は電極先端まで延在さ
れた磁石カバー１９により被覆されている。同様に磁性
体１８も電極カバー２０により被覆されているが、記録
電極１５の先端部は数ｍ程度露出されている。電極１５
の先端を記録媒体１の円筒表面の母線に沿わせて３０〜
５００μｍの間隔で対峙して設けられている。また、静
電記録ヘッド２は記録部材１の円筒表面の法線を基準と
して、記録媒体ｌの移動方向の後方側に１０〜６０度の
範囲の一定角度傾斜させて配設され、これにより１〜ナ
ー溜り２１が画成されている。なお、静電記録ヘッド２
は磁性体１８が取付けられた面をトナー溜り２１側に向
けて配置されている。このトナー溜り２１の上方にトナ
ー供給装置３が配置されている。

トナー供給装置３はトナー２２を貯留するホッパ２４と
、このホッパ２４の下部に記録幅にわたって延設された
開１］を閉塞するごとく設けられた供給ｍ調節手段を含
んで構成されている。供給量調節手段は前記開口に沿っ
て設けられた円柱状の回転体２６を含んでなり、この回
転体２６には軸方向全長にわたって軸心方向に貫通させ
てスリット２７が穿設されている。そして、回転体２６
をＩ＋！１転してスリット２７の回転角度位置をホッパ
２４のシュート角度位置に合わせることにより、１−ナ
ー２２を排出するようにｉ＋っている。また、ホッパ２
４には外部からスクリューフィーダ２Ｂによってトナー
２２が供給されるようになっている。

トナー回収装置４は、静電記録ヘッド２からみて、記録
媒体１の前方側（下流側）の記録面に対向させて配置さ
れた円柱状のマグネットロール３０を含んで構成されて
いる。マグネットロール３０は周方向に沿ってＮ極とＳ
極が分極着磁されてなり、図示矢印Ｂ方向に回転される
ようになっている。このマグネットロール３０は、記録
媒体工との対向部を除き、ホッパー３１によって全体的
に包囲されており、ホッパー３１の開口縁の一方は記録
媒体１の記録面に近接させて、他方はマグネットロール
３０の周面に接して設けられている。また、ホッパー３
１にはスクリューフィーダ３２が設けられている。この
スクリューフィーダ３２は、図示していないスクリュー
フィーダを介して、前記スクリューフィーダ２８に接続
されており、回収したトナーをホッパ２４に戻すように
なっている。

このトナー回収装置４からみて記録媒体１の移動方向前
方側に位置させて、導電性ゴムで形成された転写ローラ
５が、記録媒体１の記録面に押圧されて配置されている
。この転写ロール５にはトナーを記録媒体１から転写材
３５に転写するための転写回路９が接続されている。そ
して、図示していない転写材供給装置により、記録媒体
１と転写ローラ５の間に転写材３５が挿入され、それら
の回転によって転写材３５は送り出されるとともに、記
録媒体１上の記録画像が転写されるようになっている。

その後、転写材３５は定着装置の定着ローラ６に導かれ
、加熱又は加圧によって記録画像のトナーが転写材３５
に定着されるようになっている。

転写ローラ５からみ−て前方側の記録媒体１の円筒面に
接触させてクリーナブレード３８が設けられており、こ
れによって転写されないで記録媒体１に付着されたまま
になっているトナーを除去し、重力により下方に設けら
れたホッパ３９に回収するようになっている。ホッパ３
９内にはスクリューフィーダ４０が設けられており、こ
れにより回収されたトナーは図示していない廃トナー収
納箱に排出されるようになっている。

パルス駆動回路８は各線状電極１４にそれぞれ記録画像
に基づいた記録電圧を独立に印加するようになっている
。

次に、このように構成される実施例の動作について説明
する。

トナー２２としては、導電性及び磁性を有したものを用
いる。ホッパ２４内に貯留されたトナー２２は重力によ
り下部に移動し、シュート部を通って回転体２５に導か
れ、スリット２７を通ってトナー溜り２１に供給される
。この供給量が過多のときは回転体２６を回転し、スリ
ット２７の角度を調節してトナーの出口をふさぎ、その
通過量を調節することができる。

このようにしてスリット２７を通過したトナーはトナー
溜り２１に落下し１重力および記録媒体１の回転作用（
図示矢印Ａ方向回転）と含まって記録電極１５の電極先
端部に供給される。

この電極先端部には、永久磁石１６が形成する静磁界の
作用が及んでいる。

電極先端部に供給された現像剤２２は、磁性を有するた
め、磁力線に沿って整列してなるトナーチェーンを形成
する。このトナーチェーンは、磁力線の密度（磁界の強
さ）に応じた密度および大きさの束状の集合体を形成す
る。

パルス駆動回路８により、画像信号に応じて複数の線状
電極に例えば正の数＋Ｖ程度の低い記録定圧を印加する
と、記録電圧が印加された線状電極１４に接触する［−
ナーの束状の集合体には正の電荷が注入される。この正
の電荷は主に記録媒体上側に分布する。同時に記録媒体
１の導電層１１と誘電層１２の境界部に負の電荷が誘導
される。

したがって、電荷が注入されたトナーの集合体のトナー
粒子群は、静電気力により強く記録媒体１に吸着され、
記録媒体１の回転作用を受け、束状の集合体の下流方向
の端から、容易に離脱して記録媒体１に伴って移動する
。

このとき、記録媒体１の移動方向上流側から供給される
トナー粒子が新たに集合体に直ちに加わり、その集合体
の形は略一定に保たれ、高速に安定して低い記録電圧で
高解像度の記録画像を形成できる。

この記録媒体ｌ上に形成された画像は記録媒体１の回転
に伴い、転写ローラ５によって押圧されている転写材３
５に転写される。この転写は転写回路９から転写ローラ
５にトナー粒子群２２ｂとは逆極性の電圧を印加し、こ
れにより生ずる静電気力と、機械的な接触によってなさ
れる。転写材３５に転写された現像画像は定着ローラ６
により定着され、永久保存像となる。

一方、転写材３５に転写されないで記録媒体１上に残さ
れたトナー粒子は、クリーナブレード３８によって騒ぎ
落され、ホッパ３９に回収される。

次に前記画像記録装置を用いて使用境環の温度。

湿度を種々変化させて印字実験を行った。実験の境環条
件としては、５°Ｃ−１５％ＲＨ，５℃９０％ＲＨ，３
５℃−１５％ＲＨおよび３５°Ｃ−９０％ＲＨの４点で
あった。記録媒体１は、導電層１１として円筒状厚さ８
ｎａのＡ　Ｑ　−Ｍ　ｇ　−Ｓ　ｉ合金を利用し、その
表面に陽極酸化層を１０μｍ形成し、その後疎水性誘電
体物質としてアクリル系樹脂を電着法にて陽極酸化層内
の空孔に充填焼付けを行って誘電層上２を形成したもの
を用いた。

転写材３５としてはゼロックス・コーポレーション製の
ＰＰＣ用紙Ｉ）　−Ａ　４を用いた。転写ローラ５の転
写圧力は線圧０　、８　ｋｇ　／　ａｎ　とした。トナ
ー２２としては熱定着用−成分導電性磁性トナーを用い
、転写材３５上に転写された記録画像は熱定着機にて定
着された。

得られた画像の黒濃度をマクベス濃度計を用いて測定し
たところ、いずれの環境下においても黒濃度Ｄ≧１．０
　が得られ、記録画像も極めて鮮明であった。さらにこ
れら環境下で長時間の印字（Ａ４版の記録用紙枚数で１
５万枚）を行ったところ誘電層１２の摩耗は殆んどみら
れず、記録画像の濃度、解像度の変化は観察されなかっ
た。

今日の実施例では、記録媒体として円筒状のものを使用
したが、可どう性の無端ベルト状とした記録媒体を用い
ても構わない。

また、第１図実施例は記録媒体１に記録された画像を転
写体３５上に転写しさらに定着機にて永久画像とする画
像記録装置について示したが、転写ローラ５等の転写関
係装置を取外し、記録媒体１を無端ベルト状に形成、即
ちポリエステル等の可どう杜絶縁体にアルミニウム導電
体を張り合わせ、その後アルミニウム導電体を陽極酸化
処理し。

上記記録媒体と同様にして疎水化誘電体物質を陽極酸化
処理内の空孔に充填して誘電層を形成した記録媒体を用
い、記録媒体の表面の一部をそのまま表示領域とするこ
とにより、ディスプレイ装置を構成することができる。

なお１画像記録装置の場合記録媒体１上に記録される画
像は鏡像であるが、ディスプレイとする場合は反転記録
しなければならない。第４図にディスプレイ装置の主要
部構成図を示す。図中において５１．５２は記録媒体駆
動部５３は表示窓で透明板からなっている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、その記録媒体が導電層上に硬度が高い
多くの空孔を有する誘電体と該空孔に疎水性誘電体物質
を充填した誘電層を形成した構造を有するので、高湿度
から低湿度にわたっての環境下において使用しても記録
媒体表面抵抗の変動が少なく鮮明な画像が形成できる。

また疎水性ｌｆｆ１体物質は前記空孔中のみに充填させ
るための密着性が高く、長時間の記録画像形成時におい
てもはく離現象は生ぜず、また周囲の誘電体は硬度が高
いため摩耗は殆んど発生しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の画像記録装置の全体構成図
、第２図は本発明による画像記録装置の記録媒体の拡大
断面図、第３図は誘電層厚さと画像濃度の関係を示した
図、第４図はディスプレイ装置の主要部構成図である。 １・・・記録媒体、２・・・静電記録ヘッド、１１・・
・導電図 葛 ２ 図 冨 図 誘電４４′！。 第 団

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、導電性部材上に誘電体表面層を形成した記録媒体を
   備え、該記録媒体の該誘電体表面層上にトナーによる画
   像を形成するようにした画像記録装置において、前記記
   録媒体の前記誘電体表面層は、前記導電性部材表面に多
   孔質性誘電層が形成され、該誘電層の空孔中に疎水性誘
   電体物質を充填したものであることを特徴とする画像記
   録装置。 ２、請求項１において、前記疎水性誘電体物質は、前記
   トナーのガラス転移点以上の軟化点を有する炭化水素系
   物質であることを特徴とする画像記録装置。 ３、中実または中空の円筒状導電性部材の外周面上に誘
   電体表面層を備えた画像記録媒体において、前記誘電体
   表面層は、前記円筒状導電性部材の外周面を陽極酸化し
   た陽極酸化層を有し、該陽極酸化層に形成された空孔中
   に疎水性誘電体物質を充填したものであることを特徴と
   する画像記録媒体。 ４、中実または中空の円筒状導電性部材の周面上に誘電
   体表面層を備えた画像記録媒体において、前記誘電体表
   面層は、前記円筒状導電性部材の外周面に溶射法により
   形成した誘電層と、該誘電層内部に形成された空孔中に
   疎水性誘電体物質を充填した画像記録媒体。 ５、無端ベルト状に形成された可とう性絶縁体と、該絶
   縁体の外周面に形成された導電体と、該導電体表面を陽
   極酸化処理した陽極酸化層と、該陽極酸化層内部に形成
   された空孔中に疎水性誘電体物質を充填して得られる記
   録面とを備えたディスプレイ用画像記録媒体。 ６、請求項５記載のディスプレイ用画像記録媒体と、該
   記録媒体を少なくとも一方向に回転駆動する駆動手段と
   、該記録媒体の外表面に幅方向に近接して配され該記録
   媒体上に画像を記録する記録電極と、該記録電極と該記
   録媒体とで形成される記録領域にトナーを供給するトナ
   ー供給手段とを含むディスプレイ装置。