JPH04159565A - 画像記録装置 - 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〕 本発明は磁性トナー、たとえば、導電性磁性トナー（以
下トナーと略す）を用いて、トナーに直接電荷を注入し
てトナー画像を形成する画像記録装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、円筒状記録部材とその部材に微小距離離隔して複
数の記録電極針からなる記録電極を配し、記録部材とそ
の記録電極先端で構成される領域（記録領域）に磁性ト
ナー供給し、前記記録電極針に画像信号に応して記録電
圧を印加することで、トナーの顕画像を形成する画像記
録装置が知られている。このような画像記録装置は、た
とえば、特開平１−２０４０７９号公報に記載されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、記録部材の回動に応じて記録電極に
記録電圧を印加し記録部材上にトナーによる現像画像を
形成する。この回動により、記録電極針からの記録電圧
の印加によって記録部材上に静電気力によって付着した
トナー（画像形成トナー）のみでなく、それ以外の画像
を形成しないトナー（非画像トナー）も流出する。従来
技術では、この非画像トナーを除去するためにスリーブ
と交番磁界からなる非画像トナー除去手段を記録方向下
流側に記録電極と間隔をもって配置し、記録電極に作用
する静磁界に対して非画像トナー除去手段の交番磁界の
影響がないようにしていた。

このような場合、間隔部で、帯電している画像トナーか
ら、非画像トナーに電荷が移動し、非画像トナーが帯電
して記録部材上に付着する。そのため、かぶりが発生し
、さらに画像の輪郭が不鮮明となる。また、帯電し付着
力の強い非画像トナーを除去する力を作用させると、画
像トナーの一部も除去される黒濃度が低下する。

はだ、従来技術では非画像トナー除去手段により記録部
材上から除去された非画像トナーは磁気ロールにより搬
送される。そして、再度記録電極に供給され、再び記録
画像を形成する。このような場合、磁気ロールは非画像
トナーを記８電極に対して記録方向下流側にある非画像
トナー除去手段から略長方形断面の記録電極の長辺を滅
えて記録方向上側へ搬送可能なように直径が大きいもの
が必要であり、トナー搬送手段の容積が増大し、装置小
型化の妨げとなる。

本発明の第一の目的は、記録領域から流出する非画像ト
ナーを有効に除去し、画像の輪郭が鮮明で、黒濃度が高
く、かぶりの無い高画質のトナー画像を得ることができ
る画像記録装置を提供することにある。

本発明の第二の目的は、記録部材上から除去された非画
像トナーを無端ベルトによるトナー搬送手段により搬送
することで、十分な搬送距離を得ながらトナー搬送手段
の容積を小型化可能とし小型の画像記録装置を提供する
ことにある。

〔作用〕

磁界発生手段は、記録部材の搬送力作用によって、記録
電極先端の微小間隙部から流出する非画像トナーを重力
場に打ち勝って、空間的にも時間的にも即座に記録電極
先端部で記録部材から取り除くので、帯電した画像形成
トナーから非画像トナーに電荷が移動することがなく５
画像の輪郭が鮮明で黒濃度が高く、かぶりの無い、高画
質なトナー画像が得られる。

さらに、記録電極先端の微小間隙部から流出する非画像
トナーを無端ベルト外周に吸引し、無端ベルトの走行に
よりホッパへ回収することで、小型な画像記録装置が得
られる。

〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明は複数の電極針を記
録部材の移動方向に交差するように配列した記録電極と
、前記記録電極と微小間隙部をもって移動する前記記録
部材と、前記記録電極の前記移動方向上流側に磁性トナ
ーを堆積し、前記記録部材の移動により前記トナーを前
記微小間隙部に供給するホッパと、前記記録電極に記録
すべき画像に対応した電圧を付与し、前記記録部材と接
するトナ一部を帯電させるドライバと、前記記録電極の
前記移動方向下流側であって、前記記録電極と前記記録
部材が作る空間に設けられる無端ベルトと、前記無端ベ
ルト内に配され、前記微小間隙部を通過直後の非画像ト
ナーを前記無端ベルト外周に吸引する磁界発生手段と、
前記無端ベルトを走行する手段とを設けたものである。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第３図を用いて説
明する。

第１図は、本発明の画像記録装置を断面で示した側面図
である。

以下実施例の構成について説明するホッパ６の中には導
電性磁性トナー（以下トナーと略す）１４が堆積し収納
されており、最下部のトナーは記録部材１に接している
。

記録電極５は、非磁性の絶縁体からなる電極基板５ａに
配置される非磁性の導電体からなる細線パターン５ｂ、
電極基板５ａの先端側に図の面外方向に列状に並んだ複
数の非磁性または磁性導体からなる記録電極針５ｃと、
記録電極針５ｃの各々に記録電圧を印加する即動用の集
積回路５ｄと、集積回路を保護する絶縁性非磁性材の保
護部材５Ｊと、電極基板５ａの反集積回路側の面に固着
されている熱伝導性の良い非磁性材からなるヒートシン
ク５ｆから構成される。

集積回路５ｄの端子５ｇは細線パターン５ｂに半田５ｅ
等の手段により固着され、細線パターン５ｂはボンディ
ングワイヤ５ｈにより記録電極引５ｃに接合される。更
に、記録電極５は、その先端部を起点として上流側に傾
斜している。

トラム状の記録部材１は基体が、例えば、アルミニウム
合金等によりなる非磁性導体１ａ、表面が例えばアルミ
ニウムの陽極酸化皮膜、または、熱硬化性樹脂の塗膜よ
りなる絶縁体１ｂで形成され、記録電極針５ｃとおよび
２０〜３００μｍの間隙部をもって設置される。

記録部材１は、図示されていない即動機構によって、記
録電極針５ｃの列方向と直角である図に示す矢印すの方
向に回転する。

無端ベルト３は、記録電極５に対し記録方向下流側に、
かつ、記録電極５と隣接し、即動ローラ７と非磁性材か
ら構成されるベルトガイド１５によって走行可能に支持
され、図示されていない即動機構により回動する駆動ロ
ーラフによって図に示す矢印ａの方向に走行する。

磁界発生手段１１は、無端ベルト３内に記録装置本体に
対し固定される永久磁石であり、例えば、飽和磁束密度
が約０．４Ｔ　　（四千ガウス）の日立金属株式会社製
のフェライト磁石ＹＢＭ−２ＢＤであり、記録電極針５
ｃとホッパ６に磁束を供給する。

ここで磁界発生手段１１を無端ベルト３に沿った形状に
することで、ベルトガイド１５を省略することも可能で
ある。

トナー搬送磁界発生手段１７は無端ベルト３内に配置さ
れ、かつ駆動ローラ７に対してベルト走行方向上流側に
配置され、無端ベルト３上に磁界を供給する。

ここで磁界発生手段１１とトナー搬送磁界発生手段１７
を一つの永久磁石で兼ねることも可能である。

スクレーパ８は、−辺をスリーブ３に接し、他の一辺は
記録電極５の頂部に図示されていない手段で固定されて
いる。

記録部材１の外周には、記録紙２を記録部材１に押圧す
る転写ローラ４と、記録部材１上に一辺を接する可撓性
部材からなるクリーニングプレート９と、クリーニング
プレート９を支持する支持体１０が設けられている。

排トナー受け１３内には、図示されていない即動機構に
より回動するスクリュー１２が設置されている。

トナーホッパ６は、トナー１４を堆積し、その下面は記
録部材１であるので、記録部材１の回動によって生じる
トナー搬送力、及び、磁界発生手段１１によって発生さ
せられる磁気吸引は、記録電極５と記録部材１との間隙
部よりホッパ６の下流側にトナー１４を安定に流出させ
る。

このとき、駆動用の集積回路５ｄより、複数の記録電極
針５ｃに画像信号に応じた記録電圧を印加し、間隙部に
存在するトナー１４に選択的に電荷を与え、電荷が注入
された帯電トナーに静電引力が発生し、記録部材１上に
付着し画像形成トナー１４８となる。

電荷が注入されない非画像トナーは、前記二つの力、ト
ナー搬送力と磁気吸引力によって間隙部を通過すると、
磁界発生手段１１からの重力場に打ち勝つ磁気吸引力に
よって、矢印Ｃのように磁界発生手段１１に向って飛翔
する。

飛翔した非画像トナー１４ｂは、無端ヘルド３に磁界発
生手段１１の磁気によって吸引され、無端ベルト３０走
行によって矢印ａの方向に搬送され、スクレーパ８によ
ってスクレーパ８上に移動し、ホッパ６内に回収される
。ここで、トナー搬送磁界発生手段１７は、即動ローラ
７に対しベルト走行方向上流側で、無端ベルト３上に非
画像トナー１４ｂを吸着させる磁界を発生させ、非画像
トナー１４ｂを重力に抗して搬送可能にする。

画像を形成する帯電トナー１４ａは、転写ローラ４の押
圧力により記録紙２上に転写され画像を形成する。

ここで転写されずに記録部材１上に残って非転写トナー
１４．　ｃは、クリーニングプレート９によって記録部
材１上から除去され、重力により排トナー受け１３内に
落下堆積し、さらに、スクリュー１２の回動により図示
されていない非トナー入れに回収される。

第２図、第３図は、第１図の実施例の磁界発生手段１１
による磁束分布及び磁気力分布の計算結果を各々図示し
たものである。図中の丸は上下。

左右に各々ＩＩＩＩＩｌごとの計算地点を示しており、
そこから延びる線分の向きが、各々磁束、及び、磁気力
の向きを表し、線分の長さがその大きさを示し、丸の直
径が一段階大きくなるごとに、それぞれの大きさは四倍
となっている。

ここで磁気力は、空間にトナー粒子が存在した場合に、
磁界がトナー粒子に作用する力を重力加速度をＩＧとし
て表わしている。計算に用いたトナーは磁化量５０ｅｍ
ｕのもので、トナー磁化量がこの値より大きい磁気力は
増加し、小さいと磁気力は減少する。

第２図、及び、第３図の磁界分布および磁気力分布は本
発明の画像記録装置に次のような利点をもたらす。

トナー１４はホッパ６の中で磁界発生手段１１の発生す
る。第２図に示す磁束の向きに鎖状に結合する。この鎖
状に結合したトナーは、記録部材１の搬送力によって鎖
状に結合したトナーが記録電極５の先端より流出し、そ
の鎖状の結合の一部が解けても磁界手段１１の発生する
第３図に示す磁気力によって、記録電極５側に吸引され
るので、トナーの鎖状の再結合が迅速に行われる。

トナー１４は、トナーホッパ６内で不規則な量で貯蔵さ
れているが、上記の作用によって安定してトナーが記録
電極の先端より流出する。

記録電極５の先端より流出する非画像トナーは、第３図
に示す磁気力によって無端ベルト３に記録電極５直下か
らその大部分が飛翔し始め、更に、記録部材１の回動に
よってより強くなる磁気力で完全に除去される。

本実施例によれば、非画像トナーの除去が即座に行われ
るので１画像を形成する帯電トナーからの電荷の移動が
なく、画像の輪郭が鮮明で黒濃度が高くかぶりの無い高
画質なトナー画像を得ることができる。

本実施例によれば、常に、重力加速度に打ち勝つ磁気吸
引力を記録電極５の先端に作用させているので、記録電
極５の先端の下流側にトナー１４かたまることもなく、
常に、一定の位置から記録することができる。

また、記録電極５の先端で、磁気手段によって非画像ト
ナーを除去するので、その除去力を真空源や空気源など
による除去力よりも記録幅方向に均一な力に設定するこ
とができ、その除去手段も簡単な装置にすることができ
る。

ここで第２図に示した記録電極５の先側の磁束１１ａの
角度は、記録部材１の法線に対して記録部材１上の面を
基点に記録方向の上流側におよそ１０’傾いている。鮮
明な画像を得るには、磁束角度を記録部材１の法線に対
し±４５°の間とする必要があり、より高画質を得るに
は±１５°の間にするのが望ましい。

また、第３図に示した記録電極５の先端の磁気力１１ｂ
はおよそ１３Ｇの値に示しているが、この磁気力が過大
になると、画像形成帯電トナーの量に比べて非画像トナ
ーの量が増加し、電極直下での帯電トナーから非画像ト
ナーへの電荷の移動が発生し、記録画像が劣化する可能
性があり、記録電極５の先端の磁気力１１ｂは望ましく
は、５０Ｇ以下である。

一方、非画像トナーを記録部材上から十分除去し、かぶ
りの無い高画質画像を得るには磁気力は強いほど好まし
い。本実施例では、記録電極５の先端と磁界発生手段の
最短距離に対し、記録部材１と磁界発生手段１１の最短
距離を短くし、記録電極５の先端の磁気力の過大な上昇
を防ぎながらも、記録部材１上の磁気力を高め、非画像
トナーを十分除去可能として高画質なトナー画像を得て
いる。

また、本実施例によれば、記録電極５が、記録電極５の
先端が下流側に位置するように傾斜しているので、記録
電極５と円筒状記録部材１がつくる下流側の空間部を大
きく設定することができる。

下流側に広がった空間部は、ベルト３に内蔵される第一
の磁界発生手段１１を、記録電極５の先端に近接して配
置可能にするので、小型な磁界発生手段によっても、記
録電極５の先端で上述した必要な磁力を得ることができ
る。

また、本実施例によれば、非画像トナーの搬送を無端ベ
ルト３により行うことて、トナー搬送手段の容積を小さ
くしても非画像トナーを略長方形断面である記録電極５
の長辺を越えて記録方向の上流側のホッパ６へ回収可能
にするのに十分な搬送距離が得られ、装置の小型化が可
能になる。

更に、本実施例によれば、記録電極５の記録方向側の面
と記録部材１の面に沿って無端ベルト３が配置されるた
め、記録電極５の先端に磁界発生手段１１をより近接配
置可能で、磁界発生手段１１を小型にしても、あるいは
プラスチック磁石等の磁気力が弱いが安価で加工の容易
な磁石を用いても十分な磁気力を作用させることが可能
であり、装置の小型化、低コスト化が可能になる。

第４図は本発明の第三の実施例を示すもので、第１図に
示した第一の実施例に対して、無端ヘルド３内にあり磁
界発生手段１１に対し記録方向下流側で記録部材１に近
接し記録方向に複数の磁極が並ぶ静止した第二の磁界発
生手段が追加されている。

また、第二の磁界発生手段１６に沿ってベルト走行系を
構成するため、新たにベルトガイド１５トナー搬送磁界
発生手段１７が追加配置される。

ここで、磁界発生手段１１．第二の磁界発生手段１６、
トナー搬送磁界発生手段１７を複数の磁極を有する一個
の磁界発生手段で兼ねることも可能である。

本実施例は、トナー１４の熱定着性能等との兼ね合いか
ら、トナー１４の磁化量を低く設定せざるを得ないとき
に特に有効である。即ち、磁界発生手段１１の磁気力が
、無端ベルト３の走行系の制限により、必要以上に大き
くできず、磁化量の低いトナーに対して磁界発生手段１
１で十分な磁気吸引力が発生できないときに、記録部材
１上から、磁界発生手段１１と第二の磁界発生手段１６
の協調動作によって、かぶりの無い、より高画質なトナ
ー画像が得られる。

第二の磁界発生手段１６は、記録方向に沿って複数着磁
されているため、記録部材１の回動により記録部材上の
非画像トナーに作用する磁気力のベクトル成分が変化し
、非画像トナーに微小な振動を生じさせることが可能で
あり、記録部材１に分子間力等によって強固に付着した
非画像トナーを微小な振動により効果的に除去可能であ
る。

更に、第二の磁界発生手段１６は、記録部材１に沿った
広い領域で上記の非画像トナーに加振作用をおよぼすた
め、従来の非画像トナー除去手段では除去できなかった
ような記録部材１と強固に付着した非画像トナーも除去
可能になり、簡略な構成でかぶりのない、より高画質な
トナー画像を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、記録電極下流側で記録部材に対し記録
電極側に設置された、非磁性体からなる回動する中空の
スリーブ内に磁界発生手段を配置するので、高画質のト
ナー画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図。 第３図は第１図に示した実施例の、それぞれ、磁束分布
、磁気力分布図、第４図は本発明の第二の実施例を示す
説明図である。 １・記録部材、２・・記録紙、３・・・第一のスリーブ
、４・・転写ローラ、５　・記録電極、６・・ホッパ、
１１・・・磁界発生手段、１４・・・導電性磁性トナー
、牛Ｏｊ・− １６０ｑ■− ６牛ＯＣｒＧＦ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の記録電極針が列状に配列された記録電極、前
   記記録電極と微小の間隙部をもつ回動する円筒状あるい
   は円柱状の記録部材、前記記録電極の前記記録部材の移
   動方向の上流側に導電性磁性トナーを供給する手段を備
   え、前記複数の記録電極針に画像信号に応じて記録電圧
   を印加することで、前記記録部材の移動によつて前記間
   隙部を通過する前記導電性磁性トナーに選択的に電荷を
   与え帯電したトナーの顕画像を得る画像記録装置におい
   て、 前記記録電極の記録方向下流側であつて、前記記録電極
   、前記記録部材の夫々と近接離間して走行可能に設けら
   れる無端ベルトと、 前記無端ベルト内の空間部に設けられた静磁界を発生す
   る磁界発生手段と、 前記無端ベルトを走行させる走行手段とを備えたことを
   特徴とする画像記録装置。 ２、請求項１において、前記磁界発生手段は、棒状の永
   久磁石であり、前記記録電極と前記記録部材との間の微
   小間隙部を通過した非画像トナーを前記無端ベルト外周
   に吸引するに十分な磁力を発生するものである画像記録
   装置。 ３、請求項１または２において、前記磁界発生手段は、
   前記トナーに対し重力の場に打ち勝つ磁力を発生し、前
   記微小間隙部からの前記トナーの流出を調整して前記記
   録電極の先端から前記記録部材方向に向かう前記トナー
   による連結状態を形成し、前記無端ベルト外周に前記微
   小間隙部を通過した非画像トナーを吸引する磁力を発生
   する画像記録装置。 ４、請求項１において、前記無端ベルト内に配置され、
   前記磁界発生手段よりも前記記録方向の下流側にあつて
   、前記記録部材上に付着した非画像トナーを前記無端ベ
   ルト外周に吸着する不要トナー除去手段を設けた画像記
   録装置。 ５、請求項４において、前記不要トナー除去手段は、前
   記記録部材に面して記録方向に磁極が複数並ぶ磁界発生
   手段からなる画像記録装置。