JPH047585A - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は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。

〈従来の技術〉 従来より、画像情報に応じて画像形成する装置が種々開
発されており、そ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画像装置がある。

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。第８図に示すにように、非磁性円筒５０
の外周に有する導電性磁性トナー５Ｉを、上記非磁性円
筒５０と同軸に設けられた回転磁石５２の磁界によって
、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５０ａ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
５３ｂ、絶縁層（又は誘電層）５３ａを積層してなる記
録媒体５３に物理的に接触しているときに電源部５４に
よって電圧を印加する。この時上記記録電極５０ａと記
録媒体５３の導電層５３ｂとの間に画像情報に応した電
圧を印加することによって、記録媒体５３の絶縁層５３
ａにトナー５１を付着させて画像を形成するものである
。

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
、第９図に示すように、駆動搬送ローラ５５ａ及び従動
搬送ローラ５５ｂにより搬送される記録媒体５３に対し
、マグネットローラ５６の回転により記録電極５０ａ上
にトナー５１を搬送し、記録制御部５７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５７からの信号電圧が＋４０Ｖ
印加されたときは、ｌ・ナー５１が記録媒体５３に付着
し、０■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、画像表示領
域５８において画像が表示された後、導電性カボン繊維
、導電性樹脂、或いは導電性ゴム等からなるクリーニン
グ部材５９により摺擦されて、前記マグネットローラ５
６上に落下して再度搬送されて次の記録に備える。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、前記構成に於いては、クリーニング部材
５９が記録媒体５３に摺擦してトナー５１をかき落とし
て回収するために、以下に述べる課題があった。

前記クリーニング部材５９が記録媒体５３に摺擦すると
、摩擦帯電によりその記録媒体５３上に電荷が発生し、
マグネットローラ５６の近傍を通過する時に上記電荷に
よりトナー５１が引きつけられて記録媒体５３の表面が
汚れるという、所謂かぶりを生ずるおそれがあった。

上記記録媒体５３の帯電量は、温度が４０°Ｃ以下の環
境下では温度より湿度に依存しており、第１０図に示す
ように、湿度が低い程帯電量が増加する。

これに対して、前記クリーニング部材５９に記録媒体５
３の摩擦帯電極性と逆極性のバイアス電圧を印加するこ
とにより、上記帯電量を抑えることが出来る。

しかし、上記画像形成装置は、ディスプレイとして屋内
のみならず屋外でも使用されることが多く、特に直射日
光が画像表示領域５８に照射した場合には、装置内の温
度は４０°Ｃを越す場合がある。

この場合記録媒体５３の表面は活性化されており、除電
速度が速く帯電し難い状態になっている。

この時例えば湿度が１０％以下の環境したでは、屋内に
おけるクリーニング部材５９に印加する適正バイアス電
圧は一５Ｖ〜−７Ｖであるのに対し、屋外における適正
バイアス電圧は＋２Ｖ〜−２■である。

従って、上記画像形成装置を屋外使用時に屋内使用時の
バイアス電圧を印加された場合には、記録媒体５３に対
してマイナスの電荷が過剰に注入され、トナー５１が付
着してかふりが生ずるおそれがあった。

本発明の目的は、少なくとも温度の環境条件の変化に応
してクリーニング部材に印加するバイアス電圧を変化さ
せることにより、前記記録媒体にかぶりが生ずるのを防
止し、使用環境範囲を広げた画像形成装置を提供するこ
とにある。

〈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
用されろ代表的な手段は、画像情報に応じて現像剤に電
圧を印加するための記録電極と、前記現像剤を付着させ
て画像を形成するための記録媒体と、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、前記記録媒体を摺擦して付着した現像剤を除去する
ためのクリーニング部材と、装置内の温度を検出するた
めの検出手段と、前記検出手段により検出された温度に
応じて前記クリーニング部材に印加するバイアス電圧を
変化させるためのバイアス手段とを有し、前記バイアス
手段は、装置内の温度が高温側で前記クリーニング部材
に対するバイアス電圧の変動幅を小さくすることを順次
有する。

〈作用〉 前記構成によれば、バイアス手段により、装置内の温度
が高温の場合には、クリーニング部材に印加するバイア
ス電圧の変動幅を低温側よりも小さくする。

これによって環境条件が変化しても、前記クリニング部
材に過剰なバイアス電圧が印加されることがなく、記録
媒体に対して現像剤のかふりが生ずるのを防止すること
が出来る。

〈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。

第１図は画像形成装置の概略構成を示す断面説明図、第
２図は記録電極の斜視説明図、第３図は記録媒体の一部
拡大断面図、第４図は装置内の温度及び湿度を検知する
ための検知手段のブロック図、第５図はバイアス手段の
動作を示すフローチャート、第６図は湿度とバイアス電
圧との関係を示すグラフである。

先ず第１図乃至第３図を参照して画像形成装置の概略構
成について説明する。

第１図に於いて、１は画像情報に応して現像剤に電圧を
印加するための記録電極である。この記録電極１．は、
導電性磁性現像剤（以下ｒトナー」と言う）２を供給す
るための現像剤供給手段である非磁性円筒３の外周面上
の凸部３ａに軸方向に沿って密に取りイ１けられている
。

上記記録電極１は、第２図に示すように、基板１ａに設
けられた駆動素子１ｂに連結されており、上記凸部３ａ
には記録電極１のうち記録に寄与する記録部ＩＣが配置
されている。また上記基板１ａには前記非磁性円筒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、前記非磁性円筒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記録部ＩＣに到達
するように構成されている。また前記基板１ａはフレキ
シブルプリント基板が使用され、更に前記駆動素子１ｂ
はＶＦＤドライバー（沖電気製ＭＳＧＩＩ６３）が使用
されている。

前記非磁性円筒３には、第１図に示すように、駆動モー
タ４ａにより回転駆動される回転磁石４が同軸に取り付
けられている。この回転磁石４が形成する磁界により前
記トナー２を前記非磁性円筒３の外周面に付着させて搬
送するものである。

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、搬送手段である上下に対をなして配設さ
れたテンションロラ６ａと駆動ローラ６ｂとの間に掛は
渡されている。上記駆動ローラ６ｂ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を第１図
の矢印Ｂ方向に搬送するものである。

上記記録シート５は、第３図に示すように、ブチラール
樹脂、或いはランタン樹脂を主成分とする透明祠料から
なる表面層５ａ、有色の無機物質と結着剤（アクリル樹
脂、プラスチック樹脂）とからなる有色層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。

上記表面層５ａ及び有色層５ｂは電気的に絶縁されてお
り、有色層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（ＴｉＯｚ）酸化アルミニウム（Ａ
ｊ！２０３）等の無機物質を用いている。

７は前記記録電極１に対して画像情報に応じた電圧を印
加するための記録制御部である。この記録制御部７は、
画像情報に応じた信号電圧を前記記録シート５の導電層
５Ｃに印加して表面層５ａ上にトナー２を付着させて画
像を形成させるものである。

８は前記記録シート５上形成された画像を外部に表示す
るための画像表示部であり、９は装置本体の背板１０に
支持部材１０ａを介して取り付けられたクリーニング部
材である。このクリーニング部材９は、クリーニング部
材本体９ａと軟質で導電性の刷毛９ｂとから構成され、
その刷毛９ｂ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、上記記録シート５上に付着し
ているトナー２を非磁性円筒３上にかき落とすものであ
る。上記クリーニング部材９としては、カーボン繊維、
複合化により導電性を有する軟質性プラスチック（ポリ
エチレン、ポリプロピレン）、ウレタンゴム、或いはシ
リコン等の材料が用いられる。

また前記記録シート５を介してクリーニング部材９に対
向する位置には、前記記録シート５を支持するための非
磁性部材１１及び磁石Ｉ２が配設されている。

前記回転磁石４により非磁性円筒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上に搬送される。この時上記記録電極１に画像情
報に応じて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出来る。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
、非磁性円筒３の凸部３ａ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６
ｂの回転によってその記録シート５が第１図の矢印Ｂ方
向に搬送され、画像表示部８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８を通過した記録シー
ト５は、前記クリーニング部材９より、付着したトナー
２が剥ぎ取られて、そのトナー２は前記非磁性円筒３上
に落下して再度搬送されて次の記録に備える。

更に、前記画像表示部８の下方（図中Ｃ点）には装置内
の温度を検出するための温度センサー１３が、背板１０
には装置内の湿度を検出するための湿度センサー１４が
夫々設けられている。また上記背板１０には、温度、湿
度に応じてクリーニング部材９に記録シート５上の電荷
と逆極性のバイアス電圧を印加するためのセンサーコン
トロール基板１５が設けられている。前記温度センサー
１３及び湿度センサー１４は、装置内の温度、湿度に応
じて抵抗値が変化するものであり、前記センサーコント
ロール基板１５はその抵抗値の変化を電圧に変換するも
のである。　前記センサーコントロール基板１５は、前
記クリーニング部材本体９ａに連結されており、前記湿
度センサー１４により検出された湿度に応じたバイアス
電圧をクリーニング部材９に印加することにより、記録
シート５の帯電履歴を消去するものである。

次に第４回を参照して装置内の温度及び湿度を検出する
ための検出手段、及びクリーニング部材に対するバイア
ス手段のブロック図について説明する。

前記温度センサー１３及び湿度センサー１４により検出
された温度、湿度情報は、センサーコントロール基板１
５に入力されて電圧に変換される。このセンサーコント
ロール基板１５から出力された電圧値は、前記クリーニ
ング部材９に適正な電圧を印加するための出力制御部１
６で適正な電圧値に変換され、前記クリーニング部材９
にバイアス電圧を印加する。

上記バイアス手段の制御動作について第５図に示すフロ
ーチャートを参照して説明する。

ステップＳ１及びステップＳ２に於いて、画像形成動作
が開始されると、温度センサー１３により装置内の温度
を検出する。

そしてステップＳ３に進行して装置内の温度が、本実施
例の場合には４０°Ｃ以上か否かを判断する。

装置内の温度が４０°Ｃ以下の場合には、ステップＳ４
に進行して湿度センサー１４により装置内の湿度を検出
する。この湿度センサー１４により検出された湿度情報
は、ステップＳ５に進行してセンサーコントロール基板
１５において電圧値に変換される。

更にステップＳ６に進行して上記電圧値は出力制御部１
６によりクリーニング部材９に印加するための適正な電
圧値に変換される。上記クリーニング部材９に印加する
ための適正な電圧値と湿度との相関関係を第６図に示す
。図の斜線で囲まれた領域が適正な電圧値を示す。

次にステップＳ７に進行して画像形成動作が終了するか
否かを判断し、終了しない場合には再びステップＳ３に
戻って画像形成動作を続行する。

また前記ステップＳ３で、装置内の温度が４０°Ｃ以上
ある場合には、ステップＳ８に進行して温度センサー１
３により検出された温度情報はセンサーコントロール基
板１５に入力され、出力制御部１６により４０°Ｃ以下
のときよりも小さな幅のバイアスである０■±４Ｖ、好
ましくはＯ■±２■のバイアス電圧が湿度に関係なくク
リーニング部材９に印加される。

そしてステップＳ７に進行して画像形成動作が終了する
か否かを判断し、終了しない場合には再びステップＳ３
に戻って画像形成動作を続行する。

尚、本実施例に用いた記録シート５の体積抵抗値は湿度
９０％〜１０％の範囲で１．ＯＸｌＯ７Ω・ｃｍから１
．ＯＸｌ０９Ω・ｃｍまで変化しており、トナー２の体
積抵抗値は湿度５０％で１．０　ＸｌＯ７Ω・ｃａｎの
場合に、１．ＯＸｌ０６Ω・ｃｍから１．ＯＸＩＯ３Ω
・ｃＩｎまで変化した。

また上記体積抵抗値とは、第７図に示すような方法で測
定された値を言う。即ち、固定された非磁性円筒スリー
ブ１７内に同軸に設けられた回転磁石１８を矢印Ｆ方向
に回転させることにより、トナー２が上記スリーブ１７
上を周面に沿って搬送される。この時の回転磁石１８の
回転速度は、磁極数１２極で１３００〜１８００　ｒ　
ｐ　ｍに設定されている。また前記非磁性円筒スリーブ
１７に対向させて非磁性回転スリーブ１９が設けられて
おり、前記回転磁石１８と同方向に１３００〜１８００
ｒｐｍの速度で回転している。

更に前記非磁性円筒スリーブ１７の周面上には、前記回
転スリーブ１９に対向させて記録電極２０が設けられて
いる。この記録電極２０と回転スリーブ１９との間隔ｄ
は０．２ｍｍであり、上記記録電極２０の面積Ｓは１ｃ
＋＋＋２　（５ｃｍＸ０．２ｃｍ）に設定されている。

上記構成で円筒スリーブ１７及び１９間に流れる電流ｉ
と電圧■とを測定することにより、抵抗Ｒ及び体積抵抗
値ρを算出することが出来る。

ｐ−Ｖ／ｉＸｓ／ｄ　（Ω・ｃｍ：１ ＝３０／　ｉ　ｘ　１１０．２　Ｘｌ０＝　１　／　ｉ
　Ｘ１５００　ＣΩ・ｃｍ）本実施例では、印加電圧３
０Ｖでトナー２の種類にもよるが１０μＡ〜３００μＡ
程度の値が測定されρ−５Ｘ１０６〜１．５　ＸＩＯ’
　［Ω・ｃｍ〕であった。

以下温度２５’Ｃ，湿度５０％の環境条件下でトナー及
び記録シートを用いて、印加電圧、電流の測定を行って
算出した体積抵抗値を例示する。

（以下余白） 上記構成によれば、装置内の温度が４０’Ｃ以下に於い
ては、第６図のグラフに示すように、湿度に応じてクリ
ーニング部材９に対してバイアス電圧が印加することに
より、記録シート５を過剰に帯電させることがなく、ト
ナー２のかぶりを防止して画像品位を維持することが出
来る。

また装置を屋外で使用することにより、直射日光が当た
って装置内の温度が４０’Ｃ以上になっても、バイアス
電圧を０■±４■更に好ましくはｏ■±２■に設定する
ように構成したので、記録シート５を過剰に帯電させる
ことを防止出来ると共に、装置め使用環境範囲を広げる
こと力咄来る。

尚、前記温度センサー１３の取り付は位置は、装置内の
温度変化に最もよく追従する画像表示部８の下側の０点
に取り付けたが、他の場所例えば第１図のＤ点やＥ点等
に設けることも可能である。

同様に湿度センサー１４も背板１０に取り付けであるが
、画像形成或いは表示に支障がない場所に取り付けるこ
とが可能である。

また上記実施例では、４０°Ｃを境にしてバイアスの変
化幅を制御していたが、これは記録媒体やトナーの電気
的特性によるところが大きく、用いる材料によって適切
な植を境界温度として選べば良い。

更に本実施例では、温度の他に湿度をからめてバイアス
の変化幅を制御していたが、温度によるクリーニング部
材に対するバイアス幅を制御するだけで、記録媒体の過
剰な帯電を防止できる。よって湿度に関する実施例に示
す制御を伴わなくとも画質の向上には大きく寄与するこ
とが可能となる。

〈発明の効果〉 本発明は前述したように、バイアス手段により、装置内
の温度が高くなった場合には、前記クリーニング部材に
低温側の場合よりも変動幅の小さい電圧を印加するよう
にしたので、環境条件の変化に応じて前記クリーニング
部材に過剰なバイアス電圧が印加されることがなく、現
像剤のかぶりを防止して画像品位を維持すると共に、装
置の使用環境範囲を広げることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は画像形成装置の概略構成を示す断面説明図、第
２図は記録電極の斜視説明図、第３図は記録媒体の一部
拡大断面図、第４図は装置内の温度及び湿度を検知する
ための検知手段のブロック図、第５図はバイアス手段の
動作を示すフローチャート、第６図は湿度とバイアス電
圧との関係を示すグラフ、第７図は実験例の装置の説明
図、第８図乃至第１０図は従来例の説明図である。 １．２０は記録電極、１ａは基板、１ｂは駆動素子、１
ｃは記録部、１ｄは穴、２はトナー、３゜１７は非磁性
円筒、３ａは凸部、４．１８は回転磁石、５は記録シー
ト、６ａはテンションローラ、６ｂは駆動ローラ、７は
記録制御部、８は画像表示部、９はクリーニング部材、
９ａはクリーニング部材本体、９ｂは刷毛、１０は背板
、１０ａは支持部材、１１は非磁性部材、１２は磁石、
１３は温度センサー１４は湿度センサー、１５はセンサ
ーコントロール基板、１６は出力制御部、１９は回転ス
リーブである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像情報に応じて現像剤に電圧を印加するための
   記録電極と、 前記現像剤を付着させて画像を形成するための記録媒体
   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、 前記記録媒体を摺擦して付着した現像剤を除去するため
   のクリーニング部材と、 装置内の温度を検出するための検出手段と、前記検出手
   段により検出された温度に応じて前記クリーニング部材
   に印加するバイアス電圧を変化させるためのバイアス手
   段とを有し、 前記バイアス手段は、装置内の温度が高温側で前記クリ
   ーニング部材に対するバイアス電圧の変動幅を小さくす
   ることを特徴とする画像形成装置。
2. （２）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。
3. （３）前記画像形勢装置は、更に装置内の湿度を検出す
   るための検出手段と、 前記検出手段により検出された温度及び湿度に応じて前
   記クリーニング部材に印加するバイアス電圧を変化させ
   るためのバイアス手段とを有し、前記バイアス手段は、
   装置内の温度が所定の温度以下の場合には、前記クリー
   ニング部材に印加するバイアス電圧を湿度に応じて変化
   させ、装置内の温度が所定の温度以上の場合には、湿度
   に関係なく前記クリーニング部材に対するバイアス電圧
   の印加幅を小さくする請求項（２）記載の画像形成装置
   。
4. （４）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（２）記載の
   画像形成装置。