JPH04263269A - 画像形成装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導電性磁性現像剤を記録
媒体に静電的に付着させて画像を形成する画像形成装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、画像情報に応じて画像形成を
行う装置が種々開発され実用化されており、それらの中
に微粉末現像剤である導電性磁性トナーを用い、そのト
ナーを静電的に記録媒体に付着させて画像を形成するプ
リンター，　ディスプレイ装置等の画像形成装置がある
。

【０００３】上記装置に適用される画像形成方法として
は、例えば特公昭５１−４６７０７　号公報等に示す方
法が提案されている。図９に示すように、非磁性円筒５
０の外周に有する導電性磁性トナー５１を、上記非磁性
円筒５０と同心状に設けられ定速回転する回転磁石５２
が形成する交番磁界によって、上記円筒５０の外周面に
付着させて搬送する。そして、上記トナー５１を非磁性
円筒５０の外周面上に軸方向に沿って密に配列された記
録電極５３を通過させ、上記非磁性円筒５０に近接して
設けられた内側より導電層５４ｂ，　絶縁層　（又は誘
電層）　５４ａを積層してなる記録媒体５４に物理的に
接触しているときに記録制御部５５によって電圧を印加
する。この時上記記録電極５３と記録媒体５４の導電層
５４ｂとの間に画像情報に応じた電圧を印加することに
よって、記録媒体５４の絶縁層５４ａにトナー５１を付
着させて画像を形成するものである。

【０００４】また上記画像形成方法を適用した画像形成
装置としては、図１０に示すように、駆動搬送ローラ５
６ａ及び従動搬送ローラ５６ｂにより搬送される記録媒
体５４に対し、回転磁石５２の回転により記録電極５３
上にトナー５１を搬送し、図９に示す記録制御部５５か
らの信号電圧によりトナー５１が付着したりしなかった
りして画像を形成する。例えば、上記記録制御部５５か
らの信号電圧が＋３０Ｖ印加されたときは、トナー５１
が記録媒体５３に付着し、０Ｖの時には付着しないとい
う動作を繰り返すことにより画像形成を行う。上記記録
媒体５３に付着したトナー５１は、カバーガラス５７を
通過する際に画像が表示され、次いでクリーニング部材
５８により記録媒体５３よりトナー５１を掻き落として
非磁性円筒５０上に落下させ、再度搬送されて次の記録
に備える。

【０００５】前記図９は記録制御部５５の一画素分のド
ライバ回路を示すものである。例えば、記録媒体５４に
黒色画像を表示する場合には、画像信号をＨｉｇｈに設
定しておき、トランジスタ駆動回路５９によりトランジ
スタＴｒ１をＯＮ，トランジスタＴｒ２をＯＦＦするこ
とにより記録電極５３に記録電圧を印加する。また記録
媒体５４に白色画像を表示する場合には、画像信号をＬ
ｏｗに設定しておき、トランジスタ駆動回路５９により
トランジスタＴｒ１をＯＦＦ，トランジスタＴｒ２をＯ
Ｎすることにより記録電極５３に記録電圧を印加する。 これによって、記録電極５３の電位を０Ｖとすることに
よってトナー５１の穂立ちの電圧を０Ｖとして、記録媒
体５４の非画像形成領域にトナー５１が付着しないよう
に調整していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、白色画像を表示する場合に、記録電
極５３の電位を０Ｖにして記録媒体５３にトナー５１を
付着させないで、記録媒体５４自体の色で白色を表現し
ていた。 従って、上記記録媒体５４上に摩擦帯電等の要因で電荷
が蓄積している場合、トナー５１の電位がたとえ０Ｖで
あったとしても記録媒体５４上の電荷に引き寄せられて
トナー５１が記録媒体５４に付着してしまい白色画像が
汚れるおそれがあった。一般に空気中の湿度が減少する
と、物質は表面抵抗値が大きくなるため、摩擦帯電し易
くなる。よって、特に冬期など空気が乾燥している時期
には、静電気により記録媒体５４上にトナー５１が付着
し易く画像が乱れる場合が多かった。

【０００７】本発明の目的は、記録電極の周囲の環境条
件に応じて、記録媒体上に発生する帯電電荷を中和して
鮮明な白色画像表示を可能にした画像形成装置を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記従来技術の課題を解
決し、以下に述べる実施例に適用される代表的な手段は
、画像情報に応じた信号電圧を印加して、現像剤を相対
的に移動する記録媒体に付着させて画像を形成する記録
電極と、前記記録電極と記録媒体との間に現像剤を供給
するための現像剤供給手段と、前記記録電極周辺の環境
条件を検出するための検出手段と、前記検出手段の検出
信号に応じて記録電極に印加する信号電圧を所定値に制
御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記記録媒
体上に生ずる帯電電荷と逆極性の信号電圧を記録電極に
印加することを特徴とする。

【０００９】

【作用】前記構成によれば、記録電極に印加する信号電
圧を所定値に制御する制御手段を用いて、例えば以前の
記録により記録媒体に残存した残留電荷や記録媒体に付
着した現像剤を除去する際の摺擦等により生ずる帯電電
荷と逆極性の信号電圧を、検出手段により検出された周
囲の環境条件に応じて記録電極に印加することにより、
記録媒体に生ずる帯電電荷を効果的に中和することがで
きる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を適用した画像
形成装置の一実施例について説明する。本実施例では画
像形成装置としてディスプレイ装置について説明する。

【００１１】図１は記録電極に記録電圧を印加する制御
ブロックを含む画像記録部の模式断面図、図２は画像形
成装置の概略構成を示す断面説明図、図３は記録電極の
斜視説明図、図４は記録媒体の一部拡大断面図、図５は
白色画像表示する場合の印加電圧発生のブロック図、図
６は白色画像印加電圧と湿度との関係を示すグラフであ
る。

【００１２】先ず図２乃至図４を参照してディスプレイ
装置の概略構成について説明する。図２において、１は
画像情報に応じて導電性磁性現像剤（以下『トナー』と
言う）２に記録電圧を印加するための記録電極である。 この記録電極１は、トナー２を供給するための現像剤供
給手段である非磁性円筒（以下『スリーブ』と言う）３
の外周面上に軸方向に沿って取り付けられている。

【００１３】上記記録電極１は、図３に示すように、フ
レキシブルプリント基板１ａに複数の信号線による電極
パターンが形成されており、各信号線は画像情報に応じ
て記録電圧を印加する記録電極ドライバー１ｂに連結さ
れている。上記信号線の先端部には記録に寄与する導体
露出部１ｃが設けられており、各導体露出部１ｃは主走
査方向の一画素分に対応して形成されている。上記記録
電極１の導体露出部１ｃ以外は、絶縁性を有するカバー
フィルム１ｅに被覆されている。また上記フレキシブル
プリント基板１ａには、前記スリーブ３の軸方向に沿っ
て複数の穴１ｄが穿孔されている。これらの穴１ｄは、
前記スリーブ３の外周上を搬送されるトナー２が、矢印
ａ方向に通過して前記導体露出部１ｃに到達するように
構成されている。また本実施例では前記記録電極ドライ
バー１ｂとしてＶＦＤドライバー（沖電気製ＭＳＧ１１
６３）が使用されており、また前記信号線は銅のエッチ
ングパターンで形成されている。

【００１４】前記スリーブ３内には、図２に示すように
、図示しない駆動源により回転駆動される回転磁石４が
回転軸４ａを中心に同心状に取り付けられている。上記
回転磁石４としては、円柱形磁石ローラを用い、磁極が
１０極〜２０極有するものを使用し、磁石直上での最大
磁束密度は１００　〜２００　ガウス程度のものを用い
た。上記回転磁石４が形成する交番磁界により前記トナ
ー２を前記スリーブ３の外周面に付着させて搬送するも
のである。

【００１５】前記記録電極１の近傍には、トナー２を付
着させて画像を形成するための記録媒体である無端ベル
ト状の記録シート５がその一部を近接させて配置されて
いる。上記記録シート５は、上下に対をなして配設され
た駆動ローラ６ａと補助搬送ローラ６ｂとの間に掛け渡
されている。上記駆動ローラ６ａは、図示しない駆動モ
ータにより回転駆動され、前記記録シート５を図２の矢
印ｂ方向に搬送するものである。

【００１６】上記記録シート５は、図４に示すように、
ブチラール樹脂，アクリル樹脂，ナイロン樹脂，ポリエ
ステル樹脂等のプラスチック樹脂を主成分とする透明材
料からなる表面層５ａ、白色の無機物質と結着剤（アク
リル樹脂，プラスチック樹脂）とからなる白色層５ｂ、
導電性を持たせるためのアルミニウム又はＩＴＯ（イン
ジウムとスズの酸化物）を蒸着した導電層５ｃ、及びポ
リエチレンテレフタレート，ポリエチレン，ポリプロピ
レン等のプラスチック性樹脂からなる基材５ｄを重合さ
せて構成されている。また、上記導電層５ｃの一部は抵
抗を介してグランドに接続するためのカーボンペースト
からなる導電部５ｅが設けられている。更に上記表面層
５ａ及び白色層５ｂは電気的に絶縁されており、白色層
５ｂとしては画面のベース色として白色を出すために酸
化チタン（ＴｉＯ２　），酸化アルミニウム（ＡｌＯ３
　）等の無機物質を用いている。以下、上記記録シート
５の構成を表に示す。（以下余白）

【００１７】 　　前記記録電極１の導体露出部１ｃと前記記録シート
５の導電層５ｃとの間に後述の回路構成により画像情報
に応じた信号電圧を印加して、前記記録シート５の表面
層５ａ上にトナー２を静電的に付着させて画像を形成さ
せるものである。

【００１８】また前記トナー２の構成は、体積抵抗値は
１０３　〜１０９　Ωｃｍ、平均体積粒径１０〜１２μ
ｍ、組成としてはアクリル系樹脂，ナイロン系樹脂，ポ
リエチレン，ポリプロピレン等のプラスチック樹脂にカ
ーボン１〜１０％（重量比），フェライト４０〜７０％
（重量比）を添加したものを用いた。

【００１９】７は前記記録電極１の周囲の温度，湿度を
検出するため検出手段である湿度センサである。また８
は前記湿度センサ７の検出結果に応じて前記記録電極１
に印加する信号電圧を任意の値に制御する制御手段であ
る記録制御部である。

【００２０】９は前記記録シート５に付着したトナー２
を摺擦して除去するため現像剤除去手段であるクリーニ
ングブラシである。このクリーニングブラシ９としては
、体積抵抗値が１００　〜１０３　Ωｃｍのカーボン繊
維からなるブラシを用いた。上記クリーニングブラシ９
を適当な角度及び距離をもって記録シート５を摺擦する
ことにより、その記録シート５上に付着しているトナー
２をスリーブ３上にかき落とすものである。

【００２１】１０は前記記録シート５をたるむことなく
支持するための支持部材であり、１１は画像形成後のト
ナー２を回収して掻き落とすための磁石である。

【００２２】前記回転磁石４によりスリーブ３の外周に
付着して搬送されたトナー２は、基板１ａの穴１ｄを通
過して記録電極１の導体露出部１ｃ上に搬送される。前
記回転磁石４は少なくとも一主走査ラインの記録に対し
て、少なくとも一つの磁極が導体露出部１ｃの真下を通
過するような回転速度で回転している。よって前記記録
電極１に画像情報に応じて記録電圧を印加することによ
り、トナー２を記録シート５に付着させて画像を形成す
ることができる。尚、記録電極１上で画像形成に寄与し
なかったトナー２は、スリーブ３の周面より落下して、
記録シート５に形成された画像に影響を与えることがな
い。上記記録シート５上に形成された画像は、駆動ロー
ラ６ａの回転によってその記録シート５が図２の矢印ｂ
方向に搬送され、画像表示部１２を通過するとき外部に
表示される。そして、上記画像表示部１２を通過した記
録シート５は、前記クリーニングブラシ９によって付着
したトナー２が剥ぎ取られて、そのトナー２は前記スリ
ーブ３上に落下して再度搬送されて次の記録に備える。

【００２３】次に図１の記録電圧発生回路を参照して前
記記録制御部８の駆動動作について説明する。記録電極
１にはトランジスタＴｒ１を介して黒画面表示用の記録
電圧ＶＢＬＡＣＫ　が常時印加されている。また８ａは
トランジスタ駆動回路であって、画像信号に応じてトラ
ンジスタＴｒ１若しくはトランジスタＴｒ２を選択的に
作動させるものである。また前記湿度センサ７には、検
出された湿度データ（湿度を変数とする関数）に基づい
て白色画像表示用の記録電圧ＶＷＨＩＴＥ　を印加する
ためのバイアス回路が設けられており、ＡＤコンバータ
８ｂ，データ変換用のＲＯＭ８ｃ，ＤＡコンバータ８ｄ
，信号増幅器８ｅが順次接続されており、所定の値に調
整した記録電圧ＶＷＨＩＴＥ　を前記トランジスタＴｒ
２を介して記録電極１に印加するように構成されている
。

【００２４】上記構成において、画像信号がトランジス
タ駆動回路８ａに入力されると、その画像信号が黒画面
表示の場合には、トランジスタＴｒ１をＯＮし、トラン
ジスタＴｒ２をＯＦＦにする。このとき記録電極１には
記録電圧ＶＢＬＡＣＫ　が印加され、トナー２は記録シ
ート５に付着する。同様に画像信号が白色画像表示の場
合には、トランジスタＴｒ１をＯＦＦし、トランジスタ
Ｔｒ２をＯＮして、湿度データに応じて調整された記録
電圧ＶＷＨＩＴＥ　が印加される。この記録電圧ＶＷＨ
ＩＴＥ　は、記録シート５が帯電する電荷と、記録電極
１周囲の湿度の関係とを予め測定しておき、その帯電電
荷を打ち消すための逆極性の電圧を白色画像表示する場
合に記録電極１を通じて印加するものである。尚、上記
記録電極１周囲の湿度と白色画像表示する場合の記録電
圧との関係は図６のグラフに示す。

【００２５】ここで上記記録制御部８における湿度セン
サ７の湿度データに基づいて、白色画像表示を行う場合
の記録電圧ＶＷＨＩＴＥ　の発生手順について図５を参
照して説明する。図５は記録電圧ＶＷＨＩＴＥ　の発生
回路のブロックと入出力特性のグラフを示す。図５にお
いて、湿度と湿度センサ７の出力電圧との関係はグラフ
に示すように正比例の関係にあり、湿度１００％で最大
出力電圧ＶＭＡＸ　を出力する。上記湿度センサ７から
の出力電圧は、ＡＤコンバータ８ｂに入力され、その入
力電圧を０Ｖ〜ＶＭＡＸの範囲で８ｂｉｔのデジタル信
号に変換する。８ｂｉｔに変換された出力電圧データは
、データ変換ＲＯＭ８ｃに入力され、データ変換ＲＯＭ
８ｃは図６に示すグラフにしたがって湿度のデジタルデ
ータに対応した出力電圧データを８ｂｉｔで出力する。 （例えば湿度が４９％の場合には−２Ｖの出力電圧を印
加する。）そして、上記データ変換ＲＯＭ８ｃの８ｂｉ
ｔ出力電圧データは、ＤＡコンバータ８ｄに入力される
。ＤＡコンバータ８ｄは上記データ変換ＲＯＭ８ｃの出
力電圧データをアナログ量に変換するものであり、入力
された８ｂｉｔのデータＦＦＨ　をＶＷＨＩＴＥ　（本
実施例では−５Ｖ），００Ｈ　を０Ｖに夫々対応させて
信号増幅器８ｅに入力する。上記信号増幅器８ｅは、Ｄ
Ａコンバータ８ｄより入力された信号電圧を増幅して前
記トランジスタＴｒ２を介して記録電極１に湿度に応じ
て帯電電荷と逆極性に調整された記録電圧ＶＷＨＩＴＥ
　を印加する。上述のように環境湿度に応じた適正な白
色画像表示電圧を印加することによって、記録シート５
の帯電電荷を中和することができ、あらゆる環境条件下
においても記録シート５にトナー２が付着することを防
止して鮮明な白色画像表示を行うことができる。

【００２６】次に上記白色画像表示を行う場合の記録電
圧ＶＷＨＩＴＥ　の発生回路の他の実施例について説明
する。 前記実施例では、記録電極１周囲の湿度の変化に応じて
記録電圧ＶＷＨＩＴＥ　の値を調整して印加したが、本
実施例はこれに加えて温度の変化による記録シート５の
帯電特性に応じた記録電圧ＶＷＨＩＴＥ　を後述のＭＰ
Ｕ（マイクロプロセッサ）により算出して記録電極ドラ
イバー１ｃに印加するものである。

【００２７】本実施例における白色画像表示の記録電圧
記録電圧ＶＷＨＩＴＥ　の補正係数ξと温度変化との関
係を図７のグラフに示す。湿度が一定であっても温度が
変化すると記録シート５，トナー２の特性が変化し記録
シート５の残留電荷量が変化することから、湿度だけで
は記録電圧ＶＷＨＩＴＥ　を特定することができない。 そこで本実施例では温度変化による補正係数をＭＰＵ内
に用意しておき、前記図６のグラフに示す湿度から決定
される記録電圧に、温度に応じて補正係数をかけて記録
電圧ＶＷＨＩＴＥ　を決定するものである。以下、記録
制御部１３の構成について図９を参照して説明する。

【００２８】記録電極１にはトランジスタＴｒ１を介し
て黒画面表示用の記録電圧ＶＢＬＡＣＫ　が常時印加さ
れている。また１３ａはトランジスタ駆動回路であって
、画像信号に応じてトランジスタＴｒ１若しくはトラン
ジスタＴｒ２を選択的に作動させるものである。また前
記記録電極１の近傍には湿度センサ１４及び温度センサ
１５が設けられており、記録電極１の周囲の湿度及び温
度を検出する。上記湿度センサ１４及び温度センサ１５
には、検出された湿度，温度データに基づいて白色画像
表示用の記録電圧ＶＷＨＩＴＥ　を印加するためのバイ
アス回路が設けられている。

【００２９】前記湿度センサ１４及び温度センサ１５に
は、ＡＤコンバータ１３ｂ１　，１３ｂ２　が接続され
ており、前記湿度センサ１４及び温度センサ１５の出力
電圧をデジタル信号に変換する。前記ＡＤコンバータ１
３ｂ１　，１３ｂ２　の出力信号は、ＭＰＵ１３ｃに入
力され、デジタルデータの掛算を行って適正な記録電圧
ＶＷＨＩＴＥ　を算出する。本実施例では、記録シート
５として前記図４に示す構成のものを使用したので、そ
の特性として気温が上がると帯電し難くなる傾向がある
ため（図６参照）、ＭＰＵ１３ｃにより温度に応じた記
録電圧の補正が必要となる。例えば湿度２０％，温度３
５℃の場合には、４．５　×０．７５＝３．３８Ｖとな
る。（湿度２０％の時の記録電圧は４．５　Ｖ，温度３
５℃の時の補正係数ξは０．７５）　上記ＭＰＵ１３ｃ
により算出された記録電圧は、ＤＡコンバータ１３ｄに
よりアナログ量に変換され、次いで信号増幅器１３ｅに
より増幅されて前記トランジスタＴｒ２を介して記録電
極１に印加するように構成されている。上記構成によれ
ば、湿度のみならず、気温が変化しても適正な記録電圧
を印加して鮮明な白色画像を得ることができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は前述したように、記録電極に印
加する信号電圧を所定値に制御する制御手段を用いて、
例えば以前の記録により記録媒体に残存した残留電荷や
記録媒体に付着した現像剤を除去する際の摺擦等により
生ずる帯電電荷と逆極性の信号電圧を、検出手段により
検出された周囲の環境条件に応じて記録電極に印加する
ことにより、記録媒体に生ずる帯電電荷を効果的に中和
することができる。これによって、白色画像表示する場
合に、記録媒体への現像剤の付着を防止して鮮明な画像
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】記録電圧発生回路を含む画像記録部の模式断面
図である。

【図２】画像形成装置の概略構成を示す断面説明図でる
。

【図３】記録電極の斜視説明図である。

【図４】記録媒体の一部拡大断面図である。

【図５】白色画像表示する場合の印加電圧発生のブロッ
ク図である。

【図６】白色画像印加電圧と湿度との関係を示すグラフ
である。

【図７】記録電圧の発生回路の他例の説明図である。

【図８】温度と補正係数との関係を示すグラフである。

【図９】従来の画像記録原理を示す説明図である。

【図１０】従来の画像形成装置の断面説明図である。

【符号の説明】

１は記録電極、１ａは基板、１ｂは記録電極ドライバ、
１ｃ導体露出部、１ｄは穴、１ｅはカバーフィルム、２
はトナー、３はスリーブ、４は回転磁石、５は記録シー
ト、６ａは駆動ローラ、６ｂは補助搬送ローラ、７，１
４は湿度センサ、８，１３は記録制御部、８ａ，１３ａ
はトランジスタ駆動回路、８ｂ，１３ｂ１　，１３ｂ２
　はＡＤコンバータ、８ｃはバイアス発生ＲＯＭ、８ｄ
，１３ｄはＤＡコンバータ、８ｅ，１３ｅは信号増幅器
、９はクリーニングブラシ、１０は支持部材、１１は磁
石、１２は画像表示部、１３ｃはＭＰＵ、１５は温度セ
ンサである。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　画像情報に応じた信号電圧を印加して
   、現像剤を相対的に移動する記録媒体に付着させて画像
   を形成する記録電極と、前記記録電極と記録媒体との間
   に現像剤を供給するための現像剤供給手段と、前記記録
   電極周辺の環境条件を検出するため検出手段と、前記検
   出手段の検出信号に応じて記録電極に印加する信号電圧
   を所定値に制御する制御手段とを有し、前記制御手段は
   、前記記録媒体上に生ずる帯電電荷と逆極性の信号電圧
   を記録電極に印加することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】　　前記制御手段は、記録電極周辺の湿度
   変化を変数とする関数によって記録電圧を調整して印加
   する請求項１記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】　　前記制御手段は、記録電極周辺の温度
   変化を変数とする関数によって記録電圧を補正して印加
   する請求項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】　　前記記録媒体は表面透明樹脂層と、有
   色の無機物質と、導電層を順次有する請求項１記載の画
   像形成装置。
5. 【請求項５】　　前記記録媒体に形成した画像は、表示
   部にて表示して用いるディスプレイ装置である請求項４
   記載の画像形成装置。