JPH081944A - 画像形成装置およびそれを用いた画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交換部品を極力少なくすることができるとと
もに、画像形成速度を向上させ、かつ高密度の画像を得
ることが可能な画像形成装置およびそれを用いた画像形
成方法を提供すること提供する。 【構成】 周壁（１２Ａ）に複数の微細孔（１２Ｃ）を
有し、流動可能な粘度を有する磁性流体（２０）を基に
した着色体が内部に封入されている円筒（１２）と、上
記微細孔（１２Ｃ）の外方に配置されていて、上記円筒
（１２）の周方向および軸方向で選択的に上記微細孔
（１２）から磁性流体（２０）を浸出させる向きの磁力
を発生させる磁力発生部を上記円筒に対向する面に備え
た励磁体（２２）とを備え、磁性流体を励磁体（２２）
からの磁力の制御によって円筒表面に浸出させて画像を
形成する。これにより、従来の感光体に相当する円筒部
のみをカートリッジとして交換するだけでよく、交換部
品あるいは廃棄部品の数を低減させることが可能にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置およびそ
れを用いた画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に原稿からの複写を行う方式として
は、電子写真方式あるいはインクジェット方式等が知ら
れている。これら複写方式では、その装置自体の構造が
複雑化したり、形成された画像ににじみ等の現象が生じ
て画像品質がよくない等の問題があった。

【０００３】一方、近年では、上記した各複写方式での
欠点を解消するために磁性流体をインクと見做し、この
磁性流体を感光体等の像担持体上に付着させる複写方式
が提案されている（例えば、昭和６３年５月２３日発
行、日刊工業新聞社刊、「磁性体」ー基礎と応用、第６
７頁〜７０頁の（３．５）内の記載） 上記刊行物に記載された複写方式では、溶媒にマグネタ
イト等の強磁性体コロイド粒子を混合したインク材を用
い、このインク材をノズルから噴射し、インクの付着面
に到達するまでの間に複数の磁極によって方向修正を行
なって所定の画像形成位置にインクを付着させるように
した構成がある。またこのような方式と異なる構成とし
て、マグネット・フィルド・グラフと称されるものがあ
る。これは、磁石の磁極面に一例として鉄ーニッケル線
（直径５０μｍ）を所定間隔を以て配列してスタイラス
を構成し、選択されたスタイラスに高圧パルスを加える
ことで磁性流体が対向する紙等に向け飛上がることによ
りインクを付着させるようになっているものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したよ
うな磁性流体を用いた画像形成方式に用いられる構成
は、複雑なものが多い。すなわち、上記各方式の構成で
は、いずれもインクとして用いられる磁性流体を噴射さ
れるようになっているために、噴射部の詰り等によって
画像形成が不能になったりあるいは、ノズルやスタイラ
スに向け磁性流体を供給するための収容部を始めとする
磁性流体供給部の構造が必要となり、装置が大掛かりな
ものとなりやすい。また、磁性流体の消費により廃棄す
る際の手間も、構造が複雑である関係上、容易ではな
い。

【０００５】そこで、本発明の目的は、磁性流体をイン
クとして用いて画像形成する場合の問題に鑑み、インク
として用いられる磁性流体の供給構造が簡単でしかも、
磁性流体の特性を用いるのみの簡単な構成によって解像
度も向上させることができる画像形成装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、周壁に複数の微細孔を有す
る円筒と、上記円筒内に封入され、適切な粘度を有する
帯磁可能な粉体からなる磁性流体基とした着色体と、上
記円筒の外部に位置し、選択的に磁力を与えることによ
り、上記微細孔から上記着色体を浸出させる励磁体と、
上記浸出した着色体を画像担持体に転写する手段と、を
具備することを特徴としている。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の画
像形成装置において、上記円筒は、軸方向両端面を塞が
れたカートリッジであり、装置本体に対して着脱可能か
つ回転可能に支持されていることを特徴としている。

【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１記載の画
像形成装置において、上記円筒は、内部に磁性体を備
え、この磁性体のうちで上記励磁体と対向する磁極の磁
力が隣り合う磁極の磁力よりも弱く設定されていること
を特徴と剃る画像形成装置。

【０００９】請求項４記載の発明は、請求項１記載の画
像形成装置において、上記円筒は、上記磁性流体を封入
する空間とは別に、磁性部材を挿入可能な挿入部を中心
部に形成され、装置本体から離脱された際に、上記挿入
部内に磁性部材を挿入して封入されている磁性流体を内
側に向け吸引することを特徴としている。

【００１０】請求項５記載の発明は、請求項１記載の画
像形成装置において、上記励磁体は、上記円筒内に位置
する磁極の磁力よりも強い磁力を設定されていることを
特徴としている。

【００１１】請求項６記載の発明は、請求項１及至３の
うちの一つに記載の画像形成装置において、上記円筒内
に配置された磁性体は、上記励磁体と対向する位置の磁
石が励磁体側の磁極と同極性のものが配置されているこ
とを特徴としている。

【００１２】請求項７記載の発明は、請求項１記載の装
置を用いる画像形成方法であって、周壁に複数の微細孔
を有し、内部に磁性流体を基にした着色体を封入した円
筒と、上記微細孔の外部に配置されていて、周方向で選
択的に上記微細孔から磁性流体を浸出させる向きの磁力
を発生させる磁力発生部を備えた励磁体とを備え、上記
励磁体により上記微細孔に対して選択的に磁力を作用さ
せて微細孔から上記磁性流体を浸出させて画像を形成す
る工程と、上記画像を像担持体に転写する転写工程と、
を含むことを特徴としている。

【００１３】

【作用】請求項１および３記載の発明では、円筒内に封
入された磁性流体が励磁体により外部に滲出することに
よって消費されるので、円筒部品のみを交換部品とする
ことができる。

【００１４】請求項２記載の発明では、円筒のみを着脱
するだけの操作ができる。

【００１５】請求項４記載の発明では、円筒が装置から
外された際に磁性体の影響がなくなってむやみに外部に
浸出することが防がれる。

【００１６】請求項５記載の発明では、磁性流体に作用
する磁力が磁極の磁力よりも大きいことにより磁性流体
を容易にドラム表面に浸出させることができる。

【００１７】請求項６記載の発明では、励磁体と磁性体
との間に位置する磁性流体内に励磁体によって吸引され
やすく、かつ磁性体からは反発力を受けやすい磁極を生
起させることができる。

【００１８】請求項７記載の発明では、円筒表面になる
形成された画像は転写のみという最も短い複写サイクル
によって得ることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例の詳細を説明する。
図１は、本発明にかかる画像形成装置の一例を示す模式
図である。画像形成装置１０は、図示矢印方向に回転可
能な円筒状の顕像ドラム１２を備え、この顕像ドラム１
２の表面に画像が形成されるようになっている。この画
像形成については後で詳しく説明する。顕像ドラム１２
には、給紙装置１４から送られてくる転写紙などの転写
材１６が接触し、顕像ドラム１２の表面に形成された顕
像が転写されるようになっている。このため、顕像ロ−
ラ１２の周面の一部に設定されている転写部に相当する
位置には、転写材１６を顕像ドラム１２の表面に圧接さ
せながら挾持搬送するための挾持ロ−ラ１８が顕像ドラ
ム１２とともに連れ回り可能な状態に当接させてある。
給紙装置１４は、転写材を収容するカセット１４Ａと、
給送ロ−ラ１４Ｂと、分離装置１４Ｃとを備えている。
給送ロ−ラ１４Ｂは、給紙カセット１４Ａ内の最上位に
位置する転写材１６の繰り出し側に当接し、図示しない
制御部からの駆動信号により、所定量の回転を行なって
転写材１６を繰り出すようになっている。分離装置１４
Ｃは、転写材の重送を防止するためのものであり、給送
ロ−ラ１４Ｂと転写材との間の摩擦係数よりも小さく、
転写材同士の摩擦係数よりも大きい材質が選択されてい
る。これにより重送された状態の転写材１６のうち、下
部に位置する転写材１６は分離部材１４Ｃによって引き
止められ、上部に位置する転写材１６のみが搬送され
る。なお、図１中、符号１７は排紙コロを、そして符号
１９は排紙トレイをそれぞれ示している。

【００２０】顕像ドラム１２は、一例として、アルミニ
ュウム等の非磁性体からなる内筒１２Ａと外筒１２Ｂと
を備えた円筒部材であり、外筒１２Ｂには、全面に渡っ
て多数の微細孔１２Ｃが形成されている。顕像ドラム１
２の外筒１２Ｂの厚さは比較的薄く設定されていて、後
述する磁性流体の滲出に必要な通路長が短くされてい
る。このような顕像ドラム１２は、装置本体に対して着
脱可能かつ回転可能に支持されていて、交換可能なカー
トリッジとして用いられるようになっている。

【００２１】磁性流体２０は、図４、５に示すように、
顕像ドラム１２の内筒１２Ａと外筒１２Ｂとの間の空間
内に封入されており、通常、微細孔１２Ｃから自然流出
しない程度の粘度が設定されている。磁性流体２０は、
例えば、溶媒にマグネタイト等の強磁性コロイド粒子を
混合させた帯磁可能な粉末材料であり、雰囲気磁力の強
さに応じて移動することができる。さらに磁性流体は、
混合物のうち、マグネタイトを混入させた場合、マグネ
タイト自体が黒色なのでこれを着色体と見做すこともで
きるが、必要に応じて別途、着色コロイド粒子を混合し
て着色体（以下、着色粒子という）とすることが可能で
ある。

【００２２】このような磁性流体２０により画像を形成
するために、顕像ドラム１２の回転方向における転写位
置の上流側に、励磁体をなす磁気ヘッド２２が当接また
は近接して配置されている。磁気ヘッド２２は、顕像ド
ラム１２内に封入されている磁性流体２０をドラム表面
に滲出させることで画像を形成するためのものであり、
図３に示すように、顕像ドラム１２の軸方向に沿って画
素密度に応じた数の励磁素子２２Ａが配列されている。
この励磁素子の配置間隔および配置位置は、前記した微
細孔１２Ｃに対応させてある。各励磁素子２２Ａは、一
例として電磁石で構成され、図示しない電力供給部から
画素情報に応じた位置のものに対して通電されることに
より選択的に磁化されるようになっている。

【００２３】励磁素子２２Ａは単列に配列するだけでな
く、図３に示すように複数列に渡って配列することも可
能である。これにより、画像情報に応じた励磁範囲を拡
大して画像形成速度を早めることができる。

【００２４】顕像ドラム１２の内部には、磁性流体の収
容空間の近傍、本実施例では内筒１２Ａの内部に磁性体
２６が挿入されている。この磁性体２６は、磁性流体の
むやみな滲出を防止するために設けられており、磁性流
体を顕像ドラム１２の内部に吸引するために異極が隣合
う状態に配列されている。これにより、磁性流体は、磁
極間に形成される磁力線に沿って顕像ドラム１２内で保
持される。磁性体２６のうち、磁気ヘッド２２に対向す
る位置の磁極２６Ａは、図４および図５に示すように、
同極性のものが配置され、かつ、その磁力は、他の隣合
う磁極よりも弱くなるように設定されている。なお、図
４、５では、磁力の大きさを磁極の大きさに置き換えて
模式的に示してある。

【００２５】図４では、磁気ヘッド２２のＳ極と対向す
る磁極としてＳ極が対向させてあり、また図５ではＮ極
同士が対向させてある。このように隣合う磁極同士のう
ちで、磁気ヘッド２２と対向する位置に配置されている
磁極の磁力を他の磁石の磁力よりも弱くすることによ
り、磁気ヘッド２２と磁性流体の着色粒子との間に生じ
る磁力の関係によって磁性流体を滲出しやすくすること
ができる。これは、磁気ヘッド２２の磁力を顕像ドラム
１２内の磁力よりも強くすることによって可能となる。

【００２６】一般に、図６に示すように、磁石に帯磁体
を近接させた場合には、磁石と対向する帯磁体の一方の
端部には反対の磁極が誘起され、この磁極に連鎖して他
方の端部までの範囲で磁気的中性を保つための極性が生
起される。このため、磁気ヘッド２２と対面する帯磁体
の内部には磁気ヘッド２２の極性と逆極性が生起されれ
て吸引されやすくなる。一方、この磁極を基準にして磁
気ヘッド２２と対面する側と反対側には磁気ヘッド２２
と対面している側の極性と逆極性の磁極が生起される
（磁気的な釣り合いが保たれるため）。帯磁体における
磁気ヘッド２２と反対側の極性は磁性体２６側の磁極の
極性と同極性であるので帯磁体が反発されやすくなる。

【００２７】このような磁気的特性を基に、本実施例で
は次の関係が磁気ヘッド２２と磁性体２６との間に設定
されている。

【００２８】ｆ1＝λ／λａ・Ｕ1＜ｆ2＝λ／λａ・Ｕ2 このような磁力の強さに差をもたせることにより、磁気
ヘッド２２側には帯磁体が吸い付けられやすくなり、ま
た、磁性体２６側では反発力の影響が作用することにな
るので、ドラム１２の微細孔１２Ｃからの着色粒子の浸
出が容易に行われることになる。

【００２９】このような磁性流体の滲出に関しては、図
６において文字の大きさを磁力の大きさに置き換えて表
示されている。

【００３０】帯地体である着色粒子への磁力の関係は、
磁極間での距離にも影響される。つまり、着色粒子に作
用する磁力は磁極と着色粒子との距離の二乗に反比例す
るので、磁気ヘッド２２を磁性流体に近づけるほど（図
６において＋方向に移動するほど）吸引力が大きくな
り、容易にドラム表面に着色流体を浸出させることがで
きる。このため、磁気ヘッド２２の位置を上記した関係
を保つように位置決めすることも可能である。

【００３１】このような各磁石、特に磁気ヘッド２２で
の磁力の設定は、電磁石で構成されている励磁対２２の
励磁素子２２Ａのコイルに供給される電流値を制御すれ
ばよい。

【００３２】本実施例は以上のような構成であるから、
顕像プロセスについて説明すると、次の手順が実施され
る。まず、以下に述べる手順に用いられる装置として
は、上記した構成の装置が用いられる。顕像ドラム１２
は、複写開始に伴い回転し始める。

【００３３】一方、磁気ヘッド２２は、顕像ドラム１２
の微細孔１２Ａが画像情報に応じた位置に該当したと
き、その位置に対向している励磁素子２２Ａに通電され
ることにより上記した磁力の関係が設定される。磁性流
体の着色粒子が顕像ドラム１２の微細孔１２Ａから滲出
すると、磁性流体の着色粒子による画像が顕像ドラムの
表面に形成される。

【００３４】このようにして顕像ドラム１２の表面に形
成された画像は、磁気ヘッド２２に隣接する挟持ローラ
１８の位置まで担持され、給紙装置１４から給送されて
きた転写材１６に圧着もしくは加熱融着されることによ
り転写される。

【００３５】顕像ドラム１２内に収容されている磁性流
体２０が消費されて所定量を維持しなくなると、顕像ド
ラム１２は交換される。顕像ドラム１２を交換する際に
は、顕像ドラム１２が装置本体の支持部から外されて取
り出される。取り出された顕像ドラム１２は、内部に収
容している磁性流体に対する拘束力が生じない状態とな
っているので、磁性体２６に代えて磁石棒３０が顕像ス
ドラム１２内に挿入され、磁性流体の無為な浸出を避け
るようになっている。

【００３６】このように磁気ヘッド２２と顕像ドラム１
２内の磁性体２６との磁力関係により顕像ドラム１２の
内部から磁性流体の着色粒子が滲出し、磁性流体が消費
されると、顕像処理に必要な磁性流体の量が不足する事
態を招く。本実施例では、磁性流体の不足を光学素子あ
るいは顕像ドラム１２の重量検知により判別し、交換時
期を表示するようになっている。

【００３７】以上のように、本実施例によれば、磁気ヘ
ッド２２と磁性体２６との間の磁極の関係を磁性流体に
対し、一方側では吸引がそして他方側では反発が起こる
ような極性を選択するだけで磁性流体の浸出が容易に行
える。さらに、本実施例によれば、顕像ドラムを取り出
した際には磁石棒を挿入するだけで磁性流体の浸出を避
けることができるので、保守の際に手が汚れるような事
態を防止することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上、説明したように、請求項１および
３記載の発明によれば、廃棄あるいは交換部品は磁性流
体を封入している円筒のみでよいので、廃棄部品や交換
部品の数を少なくすることが可能になる。

【００３９】請求項２記載の発明によれば、円筒のみを
着脱するだけの簡単な操作が可能であるので、保守作業
に際しての労力を軽減することができる。

【００４０】請求項４記載の発明によれば、円筒を外部
にとりだした際に磁性流体の浸出を防止できるので、装
置が設置去れている周辺部を汚染することがない。

【００４１】請求項５記載の発明によれば、磁性流体の
浸出動作が容易に行われるので画像形成に要する処理時
間を短くして簡単に画像を得ることが可能になる。

【００４２】請求項６記載の発明によれば、磁性流体内
に円筒の外部に向け浸出しようとする力を容易に設定す
ることができるので、簡単な構造でよりは八居が像形成
が可能になる。

【００４３】請求項７記載の発明によれば、円筒表面に
形成された画像は転写されるのみで複写物として得られ
るので複写サイクルが短いものとすることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である画像形成装置の構成を
説明するための模式図である。

【図２】図１に示した装置に用いられる円筒と励磁体都
の関係を説明するための部分的な模式図である。

【図３】図１に用いられる励磁体の構成を説明するため
の模式的な斜視図である。

【図４】図１に示した装置に用いられる円筒と励磁体と
の対向磁極の関係を説明するための模式図である。

【図５】図１に示した装置に用いられる円筒と励磁体と
の対向磁極の別の関係を説明するための模式図である。

【図６】磁性流体が円筒外部に浸出する場合の状態を説
明するための模式図である。

【図７】図１に示した装置に用いられる円筒と磁性体と
の関係を説明するための模式的な斜視図である。

【図８】図１に示した装置に用いられる円筒が装置本体
から取りは退れた時の状態を説明するための模式図であ
る。

【符号の説明】

１０ 画像形成装置 １２ 円筒 １２Ａ 内筒 １２Ｂ 外筒 １４ 給紙装置 １６ 転写材 ２０ 磁性流体 ２２ 励磁体をなす磁気ヘッド ２２Ａ 励磁素子 ２６ 磁性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｇ 15/05 Ｇ０３Ｇ 15/00 １１５

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周壁に複数の微細孔を有する円筒、 上記円筒内に封入され、適切な粘度を有する帯磁可能な
   粉体からなる磁性流体基とした着色体と、 上記円筒の外部に位置し、選択的に磁力を与えることに
   より、上記微細孔から上記着色体を浸出させる励磁体
   と、 上記浸出した着色体を画像担持体に転写する手段と、を
   具備することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の画像形成装置において、 上記円筒は、軸方向両端面を塞がれたカートリッジであ
   り、装置本体に対して着脱可能かつ回転可能に支持され
   ていることを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の画像形成装置において、 上記円筒は、内部に磁性体を備え、この磁性体のうちで
   上記励磁体と対向する磁極の磁力が隣り合う磁極の磁力
   よりも弱く設定されていることを特徴と剃る画像形成装
   置。
4. 【請求項４】請求項１記載の画像形成装置において、 上記円筒は、上記磁性流体を封入する空間とは別に、磁
   性部材を挿入可能な挿入部を中心部に形成され、装置本
   体から離脱された際に、上記挿入部内に磁性部材を挿入
   して封入されている磁性流体を内側に向け吸引すること
   を特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の画像形成装置において、 上記励磁体は、上記円筒内に位置する磁極の磁力よりも
   強い磁力を設定されていることを特徴とする画像形成装
   置。
6. 【請求項６】請求項１及至３のうちの一つに記載の画像
   形成装置において、 上記円筒内に配置された磁性体は、上記励磁体と対向す
   る位置の磁石が励磁体側の磁極と同極性のものが配置さ
   れていることを特徴とする画像形成装置。
7. 【請求項７】請求項１記載の装置を用いる画像形成方法
   であって、 周壁に複数の微細孔を有し、内部に磁性流体を基にした
   着色体を封入した円筒と、上記微細孔の外部に配置され
   ていて、周方向で選択的に上記微細孔から磁性流体を浸
   出させる向きの磁力を発生させる磁力発生部を備えた励
   磁体とを備え、 上記励磁体により上記微細孔に対して選択的に磁力を作
   用させて微細孔から上記磁性流体を浸出させて画像を形
   成する工程と、 上記画像を像担持体に転写する転写工程と、を含むこと
   を特徴とする画像形成方法。