JPH0576631B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は画像記録装置、特に画像電気信号に対
応して直接一成分導電性磁性現像剤（以下トナー
と略記する）を記録媒体に付着させて画像を記録
する画像記録装置に関する。

〔発明の背景〕 従来、この種の装置として米国特許第3816840
号明細書に開示されたものがある。この従来装置
の極く概要を第２図について説明する。第２図に
おいて、１はトナー収容容器２内に設けた非磁性
円筒よりなるトナー搬送部材、３はトナー搬送部
材１の内部に移動（回転）可能に設けた磁石ロー
ラで、その周面には円周上略等間隔に異極性の磁
極が交互に着磁されている。８は上記トナー搬送
部材１の軸線方向に各々が独立して電気的に絶縁
されて配置された数多の記録電極で、例えばパー
マロイ、ニツケル、鉄等によつて作られている。
５は記録電極８と対峙して矢示方向に移送される
記録媒体で、導電性基板５ａと絶縁性層５ｂを積
層形成した図示例の他、一般に市販されている静
電記録紙を使用することも可能である。６は記録
媒体５を挾んで上記電極８と対向配設した導電性
の背面電極で、上記記録媒体５の導電性基板面に
接触している。

上記の画像記録装置において磁石ローラ３は矢
示Ａ方向に記録媒体５は矢示Ｂ方向に夫々不図示
の駆動源によつて駆動される。容器２内のトナー
Ｔは磁界作用によりトナー搬送部材１上に保持さ
れて磁石ローラ３の回転方向と反対方向A′に搬
送される。搬送されるトナーＴは、容器出口に設
けられたドクターブレード７によつて均一薄層に
規制され、記録電極８と背面電極６とが対向する
記録位置１０に達すると、記録媒体５に届くトナ
ーの穂立ちが記録電極８の先端に生じる。こと
き、信号電源９から両電極８，６間に選択的に印
加（主走査）される画像の時系画素信号に応じた
信号電圧及び記録媒体５の進行（副走査）によつ
て、トナーは該記録媒体の絶縁性層５ｂに付着し
て画像を形成する。この絶縁性層５ｂ上のトナー
像Ｔは不図示の加熱または加圧等の定着装置へ送
られて定着される。この場合、トナー像Ｔは転写
材に転写して該転写材に定着してもよい。

第３図にはこの種の画像記録装置の他の従来例
で特開昭55−127578号にて詳述されているものが
示されている。第２図と同一番号の部分は同一機
能を奏する部分を示す。第３図において、記録媒
体は背面電極であるアルミシリンダー６の上にア
ルマイト処理で誘電体層５′を設けた構成からな
つているが通常市販されている静電記録紙等を用
いてもよい。２は導電性磁性トナーを収容する容
器で、内部には非磁性の導電体製の中空円筒で出
来たトナー塗布ローラー４がある。トナー塗布ロ
ーラー４の内部には磁石３が定置されている。１
６は直流電源である。８は記録電極で、通常は磁
性材料、例えば鉄、パーマロイ、ニツケル等によ
つて作られた細線を記録媒体５に対峙して軸線方
向に多数本平行に並べて作るか、又は磁性シート
からエツチング、メツキ等の技術によつて作成さ
れる。これを図示されないが絶縁性接着剤にて電
気的に絶縁して機体に固着し、これを磁石１８で
挾んである。記録電極８は信号発生機９に各々が
独立に接続されている。

記録媒体５は矢示Ａ方向に回転し、トナー塗布
ローラー４の近くを通過する。トナー塗布ローラ
ー４が矢示Ｂ方向に回転するにつれ、磁石３の作
用によりトナー塗布ローラー４に引きつけられた
容器２内のトナーＴはドクターブレード７によつ
て均一なトナー層を形成する。このトナーＴは、
記録媒体５に接触した時、バイアス電源１６より
直流電圧が印加されていることにより電荷を得て
記録媒体５上に付着する。

記録媒体５がさらに矢印Ａ方向に回転し、その
上のトナーＴが記録位置１０に到達すると、磁石
１８から発する磁界の影響で記録媒体５と記録電
極８との間でトナーＴの穂が形成される。トナー
の前記電荷は記録位置１０に到達するまでの間に
誘電体層５′を通つて大半が逃げているために、
記録位置１０ではトナーＴの記録媒体５への付着
力は弱まつている。しかし、この瞬間に文字発生
機９より画像模様に応じて選択された記録信号電
圧を記録電極８に与えると、その信号電圧を与え
られた記録電極８と記録媒体５間に形成されたト
ナーＴの穂を伝わつて、誘電体層５′を挾んで背
面電極６上の電荷と逆極性の電荷がトナーＴに注
入される。この電荷はトナーＴを記録媒体５に充
分に付着させるだけの電気力を与える。一方、記
録信号電圧の与えられない部分（非画像部）は上
述の様な電荷注入がないから記録媒体５とトナー
Ｔ間の付着力が前記のように弱まつているため磁
石１８から発する磁界に引かれて、トナーＴは記
録電極８に沿つて磁石１８近傍１１に付着蓄積さ
れる。

なお、記録媒体５上に上記画像模様に従い可視
化されたトナー像は前述した従来例と同様に図示
されていないが、通常コロナ放電・圧力転写によ
つて紙に転写し定着するか、又は静電記録紙等が
記録媒体として用いられている場合はそのまま定
着しているもよい。

ところで、これらの画像記録装置において高解
像度の画像を得ようとすれば、記録電極と記録媒
体間の距離を極端に狭くしなければならず、長期
に亘つて安定した画像を得ることが困難であつ
た。この欠点を解消する目的で記録媒体の反対側
で記録電極と対向する強磁性体で構成した背面電
極を用いた記録装置が特開昭57−173854号等で提
案されている。しかしながら、磁性体で背面電極
を構成した場合、解像は向上し記録媒体と記録電
極間の距離を広げられるが、下記の如き問題が生
じる。これを第２図及び第３図の画像記録装置を
例にとつて説明する。

まず、第２図の画像記録装置で背面電極６を磁
性体にした場合についてはトナー搬送に問題があ
るため濃度を上げる事が難かしく、解像が充分に
上がる程度に背面電極に磁性体を使用する事は困
難である。すなわち第２図の装置で背面電極に磁
性体の量を増やしていくと、背面電極６と磁石３
の間で磁界は両面にほぼ垂直になり、トナーは記
録電極８と記録媒体５との間で両面に作用する磁
界に引かれる状態となる。トナーの搬送方向は、
通常は、第２図の部分拡大図である第４図に示す
様に、磁石３が作り出す磁界の作用により磁石３
の回転方向Ａとは逆方向A′になるのであるが、
対向に背面電極６として磁性体がある場合は、記
録電極８近傍のトナーは背面電極６と磁石３の間
に働く磁界に拘束され、磁石３の回転方向と同方
向Ａに進行しようとし、電極８上へのトナーの供
給が充分に行なわれない。この様に第２図の様な
トナー搬送手段を用いる画像記録装置において
は、背面電極を磁性体で構成する事はトナーの供
給を不具合ならしめ、記録画像濃度の低下を招
き、安定して濃度の高い画像を得る事が非常に難
かしくなる。それ故、第２図の装置は、背面電極
を磁性体で構成して解像度の高い画像を得る事に
は本質的に向かない。従つて、これ以後は第３図
のタイプの画像記録装置のみについて背面電極を
磁性体にした場合を考えることにする。

第３図の装置において高解像度で安定して画像
記録を行なうためには、記録電極と記録媒体間の
距離は出来る限り一定にする必要がある。そのた
めには、一般的な装置の形状としては、例えば第
３図に示してある様に、背面電極と記録媒体を一
体化し、背面電極６上に直接記録媒体である誘電
体層５′を塗布した形態が望ましい。また本装置
の特徴である低電圧で画像記録を行なう為には誘
電体層の厚さは出来る限り薄い事が望ましい。例
えば記録電圧を30V以下にするためには、誘電体
層の厚さは１〜2μｍ程度にする必要がある。こ
の状態で背面電極６としてアルミシリンダーでな
く、磁性体である鉄シリンダーを用いると、解像
度は向上するが、記録媒体表面と磁性体の距離が
近過ぎる為背面電極である磁性体からの磁界の影
響により、記録に関与しなかつたトナーが磁石１
８の磁力によりスムースに磁石近傍１１に搬送さ
れず第５図に示すように記録位置１０の近傍２０
に蓄積し、画像を乱すので、安定して解像度の良
い画像を得ることは困難である。

第３図の画像記録装置の変形例として、記録電
極と記録媒体間の距離の安定性は多少劣るが、第
６図に示す様に記録媒体として例えば非磁性金属
の銅のシームレスベルト５′ａの表面に誘電体層
５′ｂを塗布したものを用いた装置も提案されて
いる。この場合、背面電極として鉄ローラ６′を
用いることにより記録電極先端の解像度を充分に
上げ、且つ背面電極である磁性体と記録媒体表面
との距離を50μｍ程度に離す事が出来る。しかし
ながら、それでもまだ背面電極である磁性体と記
録媒体表面との距離が近過ぎる為に、記録に関与
しなかつたトナーが前述の場合と同様に記録位置
１０近傍に蓄積し、画像を乱すので安定して解像
の良い画像を得ることは困難である。銅ベルト
５′ａの厚さを厚くすれば背面電極である磁性体
と記録媒体表面の距離を離すことは可能であるが
この場合も厚さを100μｍ程度に増すとベルトが
かたくなり、ベルトが変形し易くなるので、安定
して記録電極と記録媒体との間の距離を保つこと
が出来なくなる。その為、銅ベルトの厚さは厚く
てもせいぜい100μｍ以下であるが、この程度の
厚さでは背面電極である磁性体と記録媒体との間
の距離が近過ぎて安定して解像度の良い画像を得
ることは出来ない。

静電記録紙を記録媒体として使用する場合にお
いても、紙厚は80μｍ程度であるので同様に良質
な画像は得られない。

以上述べた様に従来、この種の画像記録方式に
於いて解像度の向上を計る為に背面電極を強磁性
体で構成した装置が提案されているが、これら装
置では背面の磁性体の影響で確かに解像度は良く
なるけれども、画像記録位置近傍にトナーが蓄積
し易すく、これら蓄積したトナーが記録画像を乱
す為、長期に亘つて、安定した画像を得ることは
困難であつた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述従来例の欠点を除去し、
画像記録位置近傍のトナーを円滑に除去して余剰
トナーによる画像の乱れをなくし、長期に亘つて
安定した画像を得ることを可能にすると共に解像
度の向上も十分に果し得るこの種の画像記録装置
の提供にある。

〔発明の概要〕

本発明は、記録電極アレイと、該記録電極アレ
イに近接対向してこれと相対的に移動する表面誘
電体層および導電層からなる記録媒体と、該記録
媒体表面に導電性磁性トナーを塗布する手段と、
記録媒体の導電層と記録電極アレイ中の選択され
た電極との間に画像模様に従つて記録電圧を印加
する手段と、記録媒体と記録電極アレイとの間に
磁界を生ぜしめるために記録電極アレイを挾んで
互に同極が向き合うように配置された対向する磁
石とを備えた画像記録装置において、記録媒体の
記録電極と反対の側に記録電極と対向する様に、
強磁性体を記録媒体表面から該強磁性体表面まで
の距離が200μｍないし２mmになるように配した
ことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す側断面図であ
る。その基本的構成・作用は第３図と同様であ
り、第３図と同一の符号は同じ機能を果す部分を
示す。背面電極６′として、直径100mmの強磁性体
である鉄製シリンダー６′ａの表面に非磁性の銅
メツキ層６′ｂ（200μｍ〜２mm）を設けたものを
使用する。さらにこの背面電極シリンダーの表面
に誘電体層５′として、光硬化樹脂にテフロン酸
化チタン等を分散し紫外線により硬化させて2μ
ｍ厚にしたものが一様にコーテイングされてい
る。

トナーＴとしては10¹⁰Ω−cm以下の導電性磁性
トナーが使用可能であるが、本実施例では3M社
より販売されているイメージングパウダー355ト
ナーにカーボンを外添して10⁵Ω−cmになる様に
調整した。記録電極８には直径25μｍの２−パー
メンダー（Co49％、Fe49％、V2％の合金）の線
を使用し、これを210mm幅に亘つて3360本平行に
並べ、セメダイン株式会社より販売しているエポ
キシ系の接着剤ハイスーパ（商品名）にて固着し
た。記録媒体５′と記録電極８はほぼ直角に対向
させ、その間〓は75±25μｍに保つ様にしてあ
る。

上記本実施例においては、背面電極の強磁性体
６′ａの表面にメツキ等の技術により非磁性層
６′ｂを設けることにより、強磁性体を設けたこ
とによる解像度の向上は保存され、しかも、非磁
性層を設けたことにより、磁石１８の磁界がトナ
ーを磁石側へ引きつける様に効率よく働き、画像
記録位置１０近傍のトナーを円滑に磁石近傍１１
に移動させる。この為、本実施例によると、画像
記録位置１０近傍にトナーが蓄積することなく長
期に亘つて解像度の良い画像を得ることが可能と
なつた。非磁性層６′ｂの厚さは少なくとも200μ
ｍ以上は必要である。

ここで非磁性層６′ｂの厚さと画像の関係につ
いて、もう一度第５図を用いて、解り易すく説明
する。画像の解像度を良くするという点から言う
と記録電極先端の磁束密度は集中していた方がト
ナーの穂立ちの形状もシヤープになるし、トナー
への記録電極による拘束力も増して、かぶりも減
少し、解像度の高い画像となる。このためには記
録電極先端のなるべく近い位置に対向の磁性体
６′ａが来る必要がある。この為には強磁性体
６′ａと記録媒体５′の表面までの距離は短かい方
がよい。しかしながら画像記録に使用されなかつ
たトナーは第５図の２０の部分に押し出される。
このトナーを磁石１８の近傍に円滑に移行させる
には２０近傍でのトナーを磁石方向へ移動させる
方向に働く力が大きい必要があるが、この力は磁
界の勾配に比例している。この磁界の勾配は磁石
からの距離が同じならば対向の磁性体の距離が離
れるに従つて大きくなる。よつて、部分２０に蓄
積が起こらない様にするには磁性体６′ａから記
録媒体表面までの距離は大きい方がよい。この様
に磁界の集中の為には記録媒体表面と対向の磁性
体の距離は近い方が良いが、画像記録に使用され
なかつたトナーを磁石１８近傍に円滑に移行させ
て第５図図示の部分２０でのトナー蓄積を排し画
像を乱すことがない様にするには、なるべく対向
の磁性体と記録媒体表面の距離を離すことが必要
である。それ故、磁性体と記録媒体表面との距離
の最適値はある程度の範囲内に限定されることに
なる。この範囲は通常の使用では200μｍ〜２mm
程度であるが、本実施例においては500μｍ厚に
設定することにより良好な画像が得られた。

記録媒体表面と磁性体との間の距離の最適値
は、磁石１８の残留拘束密度や磁石構成等により
上記のように200μｍ〜２mmの様々な値をとるが、
非磁性層６′ｂの厚さを調整することによつて、
容易に該最適距離を実現することができる。前記
実施例ではこの最適距離は前記の如く500μｍで
あつた。

前記実施例は非磁性層６′ｂを導電体で構成し
たが、この非磁性層は例えばセラミクスを500μ
ｍ厚にコーテイングしたものでもよく、この場合
はセラミクス表面に金属を蒸着する等により背面
電極を構成し、その表面に誘電体層を形成すれば
よい。

第７図は別の実施例で、記録媒体としてニツケ
ルのシームレスベルト５′ａ上に誘電体層５′ｂを
被着したものを使用したものであり、前記実施例
と同様、背面電極６′は鉄製シリンダー６′ａの表
面に非磁性のニツケルメツキ層６′ｂを構成した
もので、これにより記録媒体表面と磁性体間の距
離を100μｍ以上の任意の最適値に調整すること
が可能である。この場合も層６′ｂをセラミクス
で構成することも可能である。その場合、シーム
レスベルトとしてニツケルベルト等の金属の代り
にマイラの表面にITOやアルミ蒸着等の導電層を
設けたシートの使用も可能である。

又、距離の精度は悪くなるが、第８図に示す様
に、磁性体１９を背面電極６と分離して距離
100μｍ以上の最適の位置に配置しても良い。

〔発明の効果〕

以上説明した様に記録電極と対向させて強磁性
体を記録媒体表面から少なくとも200μｍ〜２mm
離れた位置に配置することより、強磁性体を配置
したことによる解像度の向上というメリツトを損
なうことなく、且つ磁性体を配置したが故に画像
記録位置近傍にトナーが蓄積して画像を乱すとも
なくなり、長期に亘つて安定した画像が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図、
第３図は本発明の関係する画像記録装置の従来例
の断面図、第４図、第５図は従来例の一部拡大
図、第６図は従来例の変形例を示す断面図、第７
図、第８図は夫々本発明の他の実施例の断面図で
ある。 １……トナー搬送部材、４……トナー塗布ロー
ル、５……記録媒体、６，６′……背面電極、１
９……磁性体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 記録電極アレイと、該記録電極アレイに近接
   対向してこれと相対的に移動する表面誘電体層お
   よび導電層からなる記録媒体と、該記録媒体表面
   に導電性磁性トナーを塗布する手段と、記録媒体
   の導電層と記録電極アレイ中の選択された電極と
   の間に画像模様に従つて記録電圧を印加する手段
   と、記録媒体と記録電極アレイとの間に磁界を生
   ぜしめるために記録電極アレイを挾んで互に同極
   が向き合うように配置された対向する磁石とを備
   えた画像記録装置において、記録媒体の記録電極
   と反対の側に記録電極と対向する様に、強磁性体
   を記録媒体表面から該強磁性体表面までの距離が
   200μｍないし２mmになるように配したことを特
   徴とする画像記録装置。 ２ 上記強磁性体の表面に非磁性導電層を設けた
   背面電極を構成することにより記録媒体表面と強
   磁性体表面間の距離を前記の数値範囲となるよう
   にした特許請求の範囲第１項記載の画像記録装
   置。