JPH05313409A - 乾式現像剤及び記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アパチャー電極近傍へのトナー供給量を適正
化し、電極パターン状のトナー付着を防止することによ
ってアパチャー電極開口部へのトナー詰まりを抑えるた
めの構成を持つ乾式現像剤と、該乾式現像剤を用いた記
録安定性に優れた高品質な記録装置を提供すること。 【構成】 磁化された磁気記録性トナー１を摩擦帯電
し、反磁性体で構成された反磁性ゲート電極１３の近傍
に供給する。磁気記録性トナー１は電極より反磁性によ
る斥力を受け、電極に付着せずに開口部１５を通過して
トナー像を支持体２３上に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、開口部を備え、この開
口部を通過する帯電トナーの流れを変調制御する手段を
有する記録装置であって、複写機、プリンター等に適用
される記録装置、および、該記録装置に供される乾式現
像剤、特に１成分系絶縁性トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の記録装置は、トナー供給
源と、開口部を有するアパチャー電極と、対向電極とか
ら構成される。アパチャー電極は、絶縁層を介して、基
準電極と、多数の制御電極とから構成され、基準電極
と、制御電極とが重なる部分に開口部が設けられる。開
口部は、パンチまたはレーザー加工等の手段で形成する
ことができる。

【０００３】上記アパチャー電極の形成は、通常、上記
絶縁層としてナイロン、ポリイミドなどの絶縁性高分子
フィルムやセラミック等の固体状絶縁物等で構成される
厚さ１０〜１０００μｍの絶縁フィルム体を用い、この
両面に、銅等の導電体をスパッタリング等で薄膜状に形
成し、さらにこの薄膜上に電極パターンのマスクを施
し、非電極パターン部をエッチングで除去することによ
って行われる。

【０００４】トナー供給源から帯電したトナーがアパチ
ャー電極の基準電極側に供給され、このアパチャー電極
によって、トナー流の上記開口部の通過が変調される。
そして、変調されたトナーは、対向電極の方向へ引き寄
せられて、この対向電極に搬送される支持体に付着し、
トナー像が形成される。この種の記録装置は、例えば、
米国特許第3689935号明細書及び図面に開示されてい
る。

【０００５】上記のような構成の記録装置に於いては、
アパチャー電極の開口部がトナーによって穴詰まりを起
こすという重大な問題点があった。アパチャー電極開口
部にトナーが詰まると、印字不良を起こすばかりではな
く、制御電極と基準電極とがトナーを通して通電してし
まい、制御装置やアパチャー電極自身の破壊等の重大な
事故を引き起こすことがあった。

【０００６】そこで、本出願人は、特願平2-196781号の
願書に添付した明細書及び図面に於いて、励振手段をア
パチャー電極に備え付けることによって、アパチャー電
極を振動させて、開口部に詰まったトナーをふるい落と
して記録安定性を飛躍的に向上させたものを提案した。

【０００７】また、上記のような記録装置に供するため
の乾式現像剤としては、従来の一般的に用いられている
静電潜像現像用１成分絶縁性トナーが用いられてきた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うような従来の記録装置に於いて、アパチャー電極の基
準電極や、制御電極などの電極を構成する電極パターン
部と、非電極パターン部との間に、電界が生じることが
あり、この電界によって、アパチャー電極の電極パター
ン部または非電極パターン部のみに選択的かつ強固にト
ナーが付着し、開口部詰まりまたは開口部近傍へのトナ
ー供給量不足による印字薄れ等の問題が生じた。特にア
パチャー電極の基準電極に於いては、常に帯電トナーが
供給されるために、トナーが堆積し易く、この堆積が成
長して、ついには、開口部が詰まるという問題が生じ
た。

【０００９】上記のように、電極パターン部と、非電極
パターン部との間に、電界が生じる原因は、上記のよう
なアパチャー電極の振動による大気との摩擦や、トナー
供給部から飛来したトナーのアパチャー電極への衝突等
によって、非電極パターン部が帯電し、通常接地されて
いる電極パターン部との間に電位差が生じることが挙げ
られる。

【００１０】さらに、上記のようなアパチャー電極への
トナーの付着の度合は、トナー供給源からのトナー供給
量が多いほど顕著になっており、印字スピードの高速化
に対して大きな障害となっていた。このことは、アパチ
ャー電極開口部をトナーが通過していない、すなわち
『印字オフ』の状態でも、トナーがトナー供給源から次
々と供給されるため、アパチャー電極近傍でのトナー密
度が過剰になってしまうことが原因であった。そのため
に、『印字オフ』の状態でトナー供給を抑制するように
トナー供給量を制御しても、『印字オン』のときに供給
されたトナーの大部分が、上記開口部を通過しないまま
該開口部付近に残留するため、該開口部付近のトナー濃
度は非常に高くなったままの状態になり、上記のような
アパチャー電極へのトナー付着問題の解決には至らなか
った。

【００１１】また、上記のような記録装置に供するため
の乾式現像剤としては、上記のような記録装置内のトナ
ー付着をトナー側の改良で防止するための特別な構成を
有する乾式現像剤は従来にはなく、その必要性が生じ
た。

【００１２】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、上記のような構成の記録装置に
供するための乾式現像剤であって、特に、当該する記録
装置に対して、制御手段近傍への乾式現像剤供給量を適
正化すると同時に、制御手段へのパターン状の乾式現像
剤付着を防止し、制御手段開口部への乾式現像剤詰まり
を抑えることができる乾式現像剤と、該乾式現像剤を用
いた、安価で、記録安定性に優れた高品質な記録装置を
提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、電気的に導電性である電極膜を、絶縁層を
介して少なくとも２つ以上設け、該電極膜の重なった部
分に開口部を備え、該開口部を通過する乾式現像剤の流
れを変調制御する制御手段と、乾式現像剤を担持し、上
記制御手段に供給する現像剤供給手段と、上記制御手段
に対向して、上記現像剤供給手段の反対側に配置された
対向電極とから構成される記録装置の現像剤供給手段に
充填される乾式現像剤であって、該乾式現像剤中に硬磁
性材料または半硬磁性材料を含有し、電気的に絶縁性を
有することを特徴とする。

【００１４】また本発明の記録装置は、電気的に導電性
である電極膜を、絶縁層を介して少なくとも２つ以上設
け、該電極膜の重なった部分に開口部を備え、該開口部
を通過する上記乾式現像剤の流れを変調制御する制御手
段と、上記乾式現像剤を担持し、上記制御手段に供給す
る現像剤供給手段と、上記制御手段に対向して、上記現
像剤供給手段の反対側に配置された対向電極とから構成
される記録装置に於いて、該電極膜が反磁性を示す反磁
性電極膜を有することを特徴とする。

【００１５】

【作用】上記の構成を有する本発明の乾式現像剤は、該
乾式現像剤中に硬磁性材料または半硬磁性材料を含有
し、電気的に絶縁性を有しており、本発明の記録装置に
よれば、反磁性電極膜は、電気的に導電性を有するとと
もに反磁性を示し、制御手段は、上記反磁性電極膜を、
絶縁層を介して少なくとも２つ以上設け、該電極膜の重
なった部分に開口部を備え、該開口部を通過する上記乾
式現像剤の流れを変調制御し、現像剤供給手段は、上記
乾式現像剤を担持して上記制御手段に供給し、対向電極
は、上記制御手段に対向して、上記現像剤供給手段の反
対側に配置される。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１７】図１は、本実施例の乾式現像剤の概略を示
す断面図である。

【００１８】磁気記録性トナー１は、バインダー成分２
と、着色剤３と、磁気記録性粉体４と、外添剤５とから
構成されている。

【００１９】上記バインダー成分２としては、ポリスチ
レン、ポリ−ｐ−クロルスチレン、ポリビニルトルエ
ン、スチレン−ｐ−クロルスチレン共重合体、スチレン
−ビニルトルエン共重合体等のスチレン及びその置換体
の単独重合体及びそれらの共重合体；スチレン−アクリ
ル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重
合体、スチレン−アクリル酸ｎ−ブチル共重合体等のス
チレンとアクリル酸エステルとの共重合体；スチレン−
メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸
エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ｎ−ブチル共
重合体等のスチレンとメタクリル酸エステルとの共重合
体；スチレンとアクリル酸エステル及びメタクリル酸エ
ステルとの多元共重合体；その他スチレン−アクリロニ
トリル共重合体、スチレン−ビニルメチルエーテル共重
合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−ビニ
ルメチルケトン共重合体、スチレン−マレイン酸エステ
ル共重合体、スチレン−ジメチルアミノエチルメタクリ
レート共重合体等のスチレンと他のビニル系モノマーと
のスチレン系共重合体；ポリメチルメタクリレート、ポ
リブチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリエステ
ル、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラー
ル、ポリアクリル酸、フェノール樹脂、脂肪族または脂
環族炭化水素樹脂、石油樹脂、塩素化パラフィン、等が
単独または混合して使用できる。

【００２０】着色剤３としては、従来より知られている
染料、顔料が使用可能であり、例えばフタロシアニンブ
ルー、インダスレンブルー、ピーコックブルー、パーマ
ネントレッド、レーキレッド、ローダミンレーキ、ハン
ザイエロー、パーマネントイエロー、ファーネスブラッ
ク、チャンネルブラック等のカーボンブラック、酸化第
２銅、マンガン−銅複合酸化物あるいは銅−クロム複合
酸化物系等の非磁性の染顔料などがある。

【００２１】磁気記録性粉体４としては、磁気テープ等
の記録磁性体として一般に用いられているγ−Ｆｅ₂Ｏ₃
粉体、Ｃｏ含有γ−Ｆｅ₂Ｏ₃粉体、ＣｒＯ₂粉体等を使
用することができる。

【００２２】外添剤５としては、シリカ微粉末等の流動
性改質剤や、荷電制御剤を単独または複合して用いるこ
とができる。

【００２３】また、上記磁気記録性トナー１中には、必
要に応じて、別の荷電制御剤、流動性改質剤や、ワック
ス状物質等を配合（内添）してもよい。

【００２４】上記磁気記録性トナー１は、上記のような
構成で、バルク比抵抗が直流電圧印加時で１０¹⁴Ω・ｃ
ｍ以上になるように調製されている。

【００２５】図２は、本実施例の記録装置の概略を示す
構成図である。また、図３は、図２のうちの制御手段で
あるアパチャー電極１１の周辺の一部分を拡大した概略
図である。また、図２、図３に於ける矢印８は、それぞ
れの図における『上』の方向を示すものであり、図２に
於いて、正電荷が『上』の方向に力をうけるような電界
の向きを、『正』の電界とする。

【００２６】記録装置の内部には、トナー供給装置２４
と、トナー流変調手段であるアパチャー電極１１と、回
転して支持体を搬送できる対向電極２１とが設けられて
いる。

【００２７】トナー供給装置２４は、軸架されたブラシ
ローラー３２と、軸架された供給ローラー３３と、掻き
部材３４と、トナー案内板３５とから構成されている。

【００２８】上記ブラシローラー３２は、金属などの導
電性心棒の外側に、導電性または絶縁性の植毛が埋設さ
れており、この植毛に圧接するように上記供給ローラー
３３が配置されている。

【００２９】上記供給ローラー３３は、発泡性ウレタン
スポンジ層が、マグネットローラーを被覆するように構
成されており、上記磁気記録性トナー１を磁化しなが
ら、該供給ローラー３３の表面上に上記磁気記録性トナ
ー１を担持する。

【００３０】上記供給ローラー３３と上記ブラシローラ
ー３２とが圧接したところで、上記磁気記録性トナー１
は、上記ブラシローラー３２の表面の植毛によって掻き
取られて上記ブラシローラー３２上に担持される。

【００３１】上記掻き部材３４は、上記ブラシローラー
３２を引っかくように配置されている。また、上記トナ
ー案内板３５は、ブラシローラー３２に担持された上記
磁気記録性トナー１が掻き部材３４によって引掻かれる
ときに発生する上記磁気記録性トナー１のクラウドを上
記アパチャー電極１１にまで案内するように設けられ
る。トナー案内板３５は接地されている。上記ブラシロ
ーラー３２と、供給ローラー３３と、掻き部材３４と、
トナー案内板３５は、トナーケース２５に覆われ、該ト
ナーケース２５の内部に磁気記録性トナー１が貯蔵され
ている。

【００３２】上記アパチャー電極１１は、上記トナー案
内板３５の約５ｍｍ上方に配置されている。このアパチ
ャー電極１１は、図３に示すように、２５μｍの厚みの
樹脂フィルム１２の上側に１６本のデータ電極１４と、
下側に８本の反磁性ゲート電極１３とが互いに斜め格子
状になるよう設けられている。

【００３３】上記データ電極１４は、銅膜で構成されて
おり、上記反磁性ゲート電極１３は、電気的に導体また
は半導体であり、反磁性を示すビスマス、アンチモン、
金、銀、ガリウム、ゲルマニウム、インジウム、タリウ
ム、亜鉛等を用いることができる。

【００３４】開口部１５は、上記アパチャー電極１１を
真上からみた状態で、反磁性ゲート電極１３とデータ電
極１４とが交わる位置に直径約２５〜５００μｍの穴が
設けられている。

【００３５】反磁性ゲート電極１３は、それぞれゲート
電極駆動素子１７に接続されている。ゲート電極駆動素
子１７は、走査回路１９に接続されており、０ボルトが
順次一つの反磁性ゲート電極１３に印加され、他の反磁
性ゲート電極１３には、プラス７５ボルトが印加され
る。下記のように、該反磁性ゲート電極１３と接地され
たトナー案内板３５との間の電位差によって、上記開口
部１５に向かう上記磁気記録性トナー１の供給の有無を
制御するよう電界が形成される。

【００３６】データ電極１４はそれぞれデータ電極駆動
素子１８に接続されている。データ電極駆動素子１８
は、画像データ出力回路２０に接続され、画像データに
応じてデータ電極１４への印加電圧を０ボルトかプラス
７５ボルトに切り替えられるように構成される。

【００３７】図２に於いて、対向電極２１は、マイナス
６００ボルトの直流電源３６に接続されており、該対向
電極２１から上記開口部１５内の範囲にわたって約１Ｍ
Ｖ／ｍ（＝１×１０⁶ Ｖ／ｍ）の正の電界、すなわち飛
翔電界を生じさせている。

【００３８】上記反磁性ゲート電極１３、上記データ電
極１４、上記ゲート電極駆動素子１７、上記走査回路１
９、上記データ電極駆動素子１８、及び上記画像データ
出力回路２０は、すべて、アパチャー電極１１に表面実
装されている。したがって、アパチャー電極１１は、こ
れらの素子を全て搭載できるように電極膜のパターンが
形成されている。

【００３９】アパチャー電極１１は、スペーサ３７に接
着されている。スペーサ３７には、圧電素子３８が設け
られている。該圧電素子３８は、発振器３９によって振
動電界が印加されるように構成される。スペーサ３７
は、発振器３９から印加される振動電界の作用で圧電素
子３８が発生する振動を共振するように構成されてい
る。したがって、スペーサ３７とともにアパチャー電極
１１が加振される。

【００４０】次に、本実施例の記録装置の動作について
説明する。

【００４１】トナー供給装置２４に於いて、磁気記録性
トナー１が、供給ローラー３３上に担持され、ブラシロ
ーラー３２に供給される。このとき磁気記録性トナー１
は、供給ローラー３３、及びブラシローラー３２と接触
しつつ摩擦帯電する。例えば、本実施例に於いてはプラ
ス（＋）に帯電するものとする。

【００４２】ブラシローラー３２に担持された上記磁気
記録性トナー１は、ブラシローラー３２の回転によっ
て、掻き部材３４の位置にまで搬送される。この場所
で、掻き部材３４によって、ブラシローラー３２が掻か
れて該ブラシローラー３２の植毛は弾性的に屈曲する。
そして、弾性による植毛の復元力の作用で、ブラシに担
持された磁気記録性トナー１が、回転に対して接線方向
に加速、飛翔する。この結果、上記磁気記録性トナー１
のクラウドが発生し、トナー案内板３５によって案内さ
れながら、アパチャー電極１１の真下まで飛行する。

【００４３】飛来した上記磁気記録性トナー１のクラウ
ドの流れは、アパチャー電極１１によって以下のように
変調される。

【００４４】一つの反磁性ゲート電極１３に０ボルトを
印加し、他の反磁性ゲート電極１３にはプラス７５ボル
トを印加する。プラス７５ボルトが印加された該反磁性
ゲート電極１３には、トナー案内板３５から該反磁性ゲ
ート電極１３に向かって負の電界が生じるので、プラス
電荷を持つ上記磁気記録性トナー１が上記開口部１５の
近傍に供給されなくなる。該反磁性ゲート電極１３に０
ボルトの電圧を印加したときには、該反磁性ゲート電極
１３と上記トナー案内版３５との間には電界は発生しな
いので、磁気記録性トナー１が飛行による慣性で上記開
口部１５の近傍に供給される。

【００４５】０ボルトが印加された一列の反磁性ゲート
電極１３に設けられた開口部１５に於いて、供給されて
きたプラス帯電の上記磁気記録性トナー１の流れは、デ
ータ電極駆動素子１８から印加される電圧によって以下
のように変調される。

【００４６】データ電極１４に０ボルトが印加されたと
き、該データ電極１４と、同じく０ボルトである上記反
磁性ゲート電極１３との間には電位差がないので、開口
部１５の内部には、外部から正の飛翔電界が作用するた
めに、供給されたトナーがそのまま開口部１５を通過す
る。開口部１５を通過した磁気記録性トナー１は、対向
電極２１によって形成されている飛翔電界によって、支
持体２３に飛翔して付着する。

【００４７】一方、７５ボルトが印加されたデータ電極
１４には、反磁性ゲート電極１３とデータ電極１４との
あいだの電位差のために、開口部１５の内部に約３ＭＶ
／ｍの強度の負の電界が形成され正の飛翔電界を打ち消
すために、プラス帯電の上記磁気記録性トナー１が開口
部１５を通過できない。

【００４８】走査回路により、順次反磁性ゲート電極１
３に０ボルトを印加し、その反磁性ゲート電極１３につ
ながる開口部のデータ電極１４に画像信号に応じて０ボ
ルトかプラス７５ボルトを印加することによって駆動
し、一列ずつ記録を行う。

【００４９】反磁性ゲート電極１３の走査が一巡した
ら、支持体２３をドットピッチ分だけ移動して、上記の
プロセスを繰り返す。支持体が搬送し終わるまでに支持
体２３の全面にトナー像が形成される。

【００５０】上記開口部１５の近傍に供給されたが記録
に関与しなかった上記磁気記録性トナー１は、上記反磁
性ゲート電極１３に静電気的な鏡像力やファンデルワー
ルス力、液架橋力等によって付着しようとするが、これ
らの付着力は磁化された上記磁気記録性トナー１の磁化
と上記反磁性ゲート電極１３の反磁性による磁気的反発
力によって相殺されるので、上記のアパチャー電極１１
の振動加速度によって、付着しかけた該磁気記録性トナ
ー１を容易にふるい落とすことができる。以上の作用に
よって、記録中に開口部１５の詰まりを生じることがな
い。

【００５１】また、上記のように開口部１５の近傍へ供
給される上記磁気記録性トナー１のうち、実際に開口部
１５を通過してトナー像形成に寄与するものの割合は、
ベタ黒を出力する場合以外は一般的にはごく少なく、し
たがって開口部１５近傍のトナー密度は過剰になろうと
するが、上記反磁性ゲート電極１３から磁化された上記
磁気記録性トナー１を磁気的反発力の作用で遠ざけるこ
とによって、上記のトナー密度を、トナー供給不足を起
こさない程度に適当に抑えることができるので、上記反
磁性ゲート電極１３と上記トナー案内版３５との間の電
界によるトナー供給量制御の効果と併せて、アパチャー
電極近傍へのトナー供給量を適切に制御してアパチャー
電極へのトナー付着の抑制と記録濃度の安定化を達成す
ることができる。

【００５２】以上説明したように、本発明の乾式現像剤
と、該乾式現像剤を用いた記録装置によれば、アパチャ
ー電極へのトナーの付着が抑えられると同時に、アパチ
ャー電極近傍へのトナー供給量の過剰化を防止して適切
なトナー濃度にすることが簡易な構成で達成することが
でき、信頼性の高い記録装置が提供される。

【００５３】尚、本発明は、以上説明した実施例に限定
されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲に於い
て、訂正を加えることが可能である。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明によれば、アパチャー電極上へのトナー付着、特に
電極パターン部または非電極パターン部のどちらか一方
への選択的な付着、堆積が防止されるので、アパチャー
電極開口部へのトナー詰まりを抑え、安価で、記録安定
性に優れた高品質な乾式現像剤もしくは記録装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の乾式現像剤の概略を示す構成の断面
図である。

【図２】本実施例の記録装置の概略を示す構成図であ
る。

【図３】本実施例の記録装置のうち、アパチャー電極の
概略を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 磁気記録性トナー ４ 磁気記録性粉体 １１ アパチャー電極 １３ 反磁性ゲート電極 １４ データ電極 １７ ゲート電極駆動素子 １８ データ電極駆動素子 ２１ 対向電極 ２４ トナー供給装置 ３２ ブラシローラー ３３ 供給ローラー ３４ 掻き部材 ３５ トナー案内板 ３７ スペーサ ３８ 圧電素子 ３９ 発振器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気的に導電性である電極膜を、絶縁層
   を介して少なくとも２つ以上設け、該電極膜の重なった
   部分に開口部を備え、該開口部を通過する乾式現像剤の
   流れを変調制御する制御手段と、 乾式現像剤を担持し、上記制御手段に供給する現像剤供
   給手段と、 上記制御手段に対向して、上記現像剤供給手段の反対側
   に配置された対向電極とから構成される記録装置の現像
   剤供給手段に充填される乾式現像剤に於いて、 該乾式現像剤中に硬磁性材料または半硬磁性材料を含有
   し、電気的に絶縁性を有することを特徴とする乾式現像
   剤。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の乾式現像剤を用いた記
   録装置であって、 上記電極膜が反磁性を示す反磁性電極膜を有することを
   特徴とする記録装置。