JP2000062237A - 直接記録装置及びこれに使用される基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー保持部材を高速回転させることなく画
像濃度ムラを解消できる直接記録装置及びこれに使用す
る基板を提供する。 【解決手段】 本発明の直接記録装置は、帯電されたト
ナー粒子３８を移送する記録ローラ３０と、記録ローラ
に対向して前記トナー粒子３８を吸引する背面電極４４
と、記録ローラ３０と背面電極４４との間に設けられ、
トナー粒子３８の背面電極４４側への飛翔、非飛翔を制
御する基板５０とを備えている。本発明の基板５０はト
ナー粒子３８が通過できる複数の孔５６を有し、孔５６
には電気振動に応じて記録ローラ３０上のトナー粒子３
８の飛翔を許容する電極６８が設けられており、この電
極６８は孔５６を取り囲むリング状の形状に比して記録
ローラ３０の回転軸方向６４に関して一部が欠けた形状
を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録粒子を飛翔さ
せて用紙などの記録シートに直接付着させることで該記
録シート上に画像を記録する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】１９９５年１２月１９日に発行された米
国特許第５，４７７，２５０号には一つの記録装置が開
示されている。この記録装置は、荷電されたトナー粒子
（記録粒子）を外周面に保持する回転円筒体のトナー保
持部材と、このトナー保持部材と間隔を置いた背面電極
とを有する。背面電極は電源に電気的に接続されてお
り、トナー保持部材上の荷電トナー粒子を前記背面電極
に向けて吸引する電界を形成している。前記トナー保持
部材と背面電極との間には、トナー粒子が通過可能な孔
を複数設けた絶縁性のプレートが配置されている。ま
た、絶縁性プレートは前記孔を囲むリング状の電極を備
えている。

【０００３】前記記録装置では、電極に画像データに応
じた信号を印加すると、トナー保持部材上において前記
電極に対向する位置にあるトナー粒子が剥離して対応す
る孔の中に飛翔し、この孔を通過して記録シートに付着
して、前記画像データに応じた画像が記録シート上に記
録される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記記
録装置では解像度を上げるために、前記絶縁性プレート
の複数の孔をトナー保持部材の回転方向に僅かにずらし
て配置されている場合がある。この場合、隣接する２つ
の孔について見ると、各孔の周囲に形成されたリング状
の電極が非接触ではあるがトナー保持部材の回転軸方向
に関して互いに重なった位置関係にあるとき、トナー保
持部材の回転方向上流側に位置する一方の孔に向かって
飛翔するトナー粒子が保持されていたトナー保持部材上
の領域と、その下流側に位置する他方の孔に向かって飛
翔するトナーが保持されていたトナー保持部材上の領域
とが部分的に重複することがある。その結果、上流側に
位置する一方の孔を通過するトナー量に比べて下流側に
位置する他方の孔を通過するトナー量が少なくなり、形
成される画像にスジ状の濃度ムラが発生することにな
る。

【０００５】このような濃度ムラを解消するためトナー
保持部材を高速回転させる対処法もあるが、トナー粒子
が熱を帯びてトナー保持部材上で融解・固着するという
別の問題が発生することになるので好ましくない。

【０００６】そこで、本発明は、トナー保持部材を高速
回転させることなく画像濃度ムラを解消できる直接記録
装置及びこれに使用する基板を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の基板は、帯電された記録粒子を保持して所定方
向に移送する移送手段と、該移送手段と対向して設けら
れ前記記録粒子を電気的に吸引する背面電極と、前記移
送手段と前記背面電極との間に設けられ記録粒子の前記
背面電極側への飛翔、非飛翔を制御するための基板とを
備えた直接記録装置に使用される前記基板であって、前
記基板に形成された第１の孔と、前記基板に形成され、
前記第１の孔に対して前記所定方向において下流側であ
って前記所定方向と直交する直交方向に関して異なる位
置に形成された第２の孔と、前記第１の孔に対応して設
けられ、前記記録粒子が前記移送手段から前記第１の孔
を介して前記背面電極側に飛翔することを外部電源から
入力される電気信号に応じて制御する第１の電極と、前
記第２の孔に対応して設けられ、前記記録粒子が前記移
送手段から前記第２の孔を介して前記背面電極側に飛翔
することを外部電源から入力される電気信号に応じて制
御する第２の電極と、を有し、前記第１及び第２の電極
の各々は、前記孔を取り囲むリング状の形状に比して前
記直交方向に関して一部が欠けた形状を有することを特
徴とする（請求項１）。

【０００８】請求項１の基板では、前記第１の電極と前
記第２の電極とが前記直交方向に関して重ならないよう
にしてもよい（請求項２）。また、請求項１の基板で
は、前記第１の孔に対応して設けられ、前記第１の電極
に対して前記背面電極側に形成された第３の電極と、前
記第２の孔に対応して設けられ、前記第２の電極に対し
て前記背面電極側に形成された第４の電極と、を備えて
いてもよい（請求項３）。

【０００９】さらに、本発明の直接記録装置は、帯電さ
れた記録粒子を保持して所定方向に移送する移送手段
と、前記移送手段と対向して設けられ前記記録粒子を電
気的に吸引する背面電極と、前記移送手段と前記背面電
極との間に設けられた請求項１ないし３のいずれか一つ
の基板と、を備えたものである（請求項４）。

【００１０】

【発明の作用及び効果】本発明の基板あるいは直接記録
装置によれば、第１および第２の電極の各々は、孔を取
り囲むリング状に比して直交方向に関して一部が欠けた
形状を有している。第１の電極が外部電源から電気信号
を受け、第１の孔を介しての記録粒子の飛翔を許容した
場合に移送手段から剥離される記録粒子の領域は、第１
の電極がリング状の形状である場合に比べて直交方向に
関して幅が狭くなる。同様に、第２の電極が外部電源か
ら電気信号を受け、第２の孔を介して記録粒子の飛翔を
許容した場合に移送手段から剥離される記録粒子の領域
も、第２の電極がリング状の形状である場合に比べて直
交方向に関して幅が狭くなる。従って、たとえ第１の孔
を介して記録粒子の飛翔が行われた直後に第２の孔を介
して記録粒子の飛翔が行われたとしても、これら両者に
おける記録粒子の飛翔量の差異は小さく、画像の濃度ム
ラを低減乃至は実質的に解消することができる。

【００１１】また、第１の電極と第２の電極とを直交方
向に関して重ならないようにすれば、各孔に対応する記
録粒子の剥離領域が互いに重ならない。従って、各孔を
介して飛翔する記録粒子の量がより均一となり、画像の
濃度ムラ解消の効果をより確実なものにできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。図１には、符号２で全
体を示す本発明の直接記録装置が表されている。記録装
置２は符号４で全体を示すシート供給ステーションを有
する。シート供給ステーション４はカセット６を着脱自
在に有し、そこに紙などのシート８が積層して収容され
ている。シート供給ローラ１０はカセット６の上に配置
されており、最上のシート８と接触しながら回転し、こ
のシート８を記録装置２の内部に送り出す。シート供給
ローラ１０の近傍には、一対のタイミングローラ１２が
配置されており、カセット６から送り出されたシート８
を、一点鎖線で示すシート通路１４に沿って、このシー
ト８上に記録粒子からなる像を形成する記録ステーショ
ン（全体を符号１６で示す）に供給する。記録装置２は
また、記録粒子からなる像を永久定着するための定着ス
テーション１８と、記録粒子からなる像が定着されたシ
ート８を収容するための最終スタックステーション２０
とを有する。

【００１３】図２を参照すると、記録ステーション１６
は、シート通路１４上に、全体を符号２４で示す記録粒
子供給部を有する。記録粒子供給部２４は容器２６を有
し、この容器２６にはシート通路１４に対向する開口部
２８が形成されている。開口部２８の近傍には、記録ロ
ーラ（移送手段）３０が矢印３２方向に回転可能に支持
されている。記録ローラ３０は導電性材料からなり、直
流電源３４を介して電気的に接地されている。ブレード
３６は、好ましくはゴム又はステンレスからなる板で作
られており、記録ローラ３０に接触して配置されてい
る。なお、記録ローラ３０は、直流電源３４を介するこ
となく、直接接地されてもよい。

【００１４】容器２６には記録粒子すなわちトナー粒子
３８が収容されている。このトナー粒子３８は、容器２
６に収容されている供給手段すなわち供給ローラ（図示
せず）により記録ローラ３０の外周面に供給され、記録
ローラ３０の回転に従って搬送される。記録ローラに保
持されたトナー粒子３８は次に、記録ローラ３０とブレ
ード３６との接触領域に搬送され、そこでトナー粒子３
８はブレード３６と摩擦接触して、所定の極性に帯電さ
れる。本実施形態では、負極性に帯電するトナー粒子３
８が使用されている。したがって、記録ローラ３０とブ
レード３６との接触領域を通過した記録ローラ３０の外
周面は負極性に帯電したトナー粒子３８の薄い層を担持
している。また、図示するように、記録ローラ３０は電
源３４から正極性の電圧が供給され、これにより負極性
に帯電したトナー粒子３８を記録ローラ３０に電気的に
吸着している。記録ローラ３０が直接接地されている場
合は、トナー粒子３８は鏡像力によって記録ローラ３０
に保持される。

【００１５】シート通路１４を越えて、記録粒子供給部
２４の下方には、全体を符号４０で示す電極機構が配置
されている。この電極機構４０は、絶縁材料からなるサ
ポート４２と、導電材料からなる背面電極４４とを有す
る。背面電極４４は、これに所定の極性の電圧（本実施
形態では正極性）を供給する電源４６に接続されてお
り、これにより記録ローラ３０上の負帯電トナーが電気
的に背面電極４４に吸引されるようにしてある。しか
し、電源４６から背面電極４４に印加する電圧は、これ
により背面電極４４と記録ローラ３０の間に形成される
電界だけでは記録ローラ３０に保持されているトナー粒
子３８が飛翔することのない大きさとしてある。

【００１６】記録粒子供給部２４と電極機構４０との間
でかつシート通路１４の上方には、全体を符号５０で示
す基板が固定されている。基板５０は、厚さが約１００
−２００μｍのフレキシブル印刷回路板５２で作るのが
好ましい。図２と図３に示すように、記録ローラ３０が
背面電極４４に対向している記録領域５４に位置する基
板５０の部分は、トナー粒子３８の平均粒径（約数μｍ
から１０数μｍ）よりも実質的に大きい、約２５から２
００μｍの内径を有する複数の孔５６を有する。

【００１７】図３に示すように、本実施形態では、孔５
６は矢印６４方向（記録ローラ３０の回転軸に平行でか
つ記録ローラ３０の回転方向すなわちトナー粒子の移送
方向６６に直交する方向、以下に同じ）に延び、等間隔
に配置された平行な線５８，６０及び６２に沿って３列
設けてあり、基板５０に６００ｄｐｉの解像度が与えら
れている。各線５８，６０及び６２上の孔５６は距離Ｄ
（本実施形態では１２７μｍ）を置いて等間隔に形成さ
れており、線５８上の第３列の孔５６（５６ａ）と線６
２上の第１列の孔５６（５６ｃ）はそれぞれ中央の線６
０上の第２列の孔５６（５６ｂ）に対して異なる方向に
距離（Ｄ／ｎ）（ｎは列数で本実施形態では３である）
だけずれた異なる位置に配置してあり、これによりシー
ト搬送方向６６から眺めたときに、孔５６が全体として
等間隔に配置されているように見えるようにしてある。
なお、前記距離Ｄ及び列数ｎは解像度に応じて適宜設定
される。

【００１８】図４に示すように、フレキシブル印刷回路
板５２は、それぞれの孔５６の周囲に、第１電極６８と
第２電極７０とを有する。第１電極６８は記録ローラ３
０に対向する表面近傍に配置され、第２電極７０は第１
電極６８の背面電極４４側に配置されている。第１電極
６８は、図５に示すように、孔５６の周囲を取り囲む円
形リング状電極について矢印６４方向の両側部分が欠け
た形状をなし、円形リング状の電極とした場合よりも矢
印６４方向の幅が狭く形成されている。このように形成
することで、矢印６６方向から見たときに、孔５６ａの
第１電極６８と、この孔５６ａに隣接する孔５６ｂの第
１電極６８との重なりが僅かになっている。この関係
は、孔５６ｂと５６ｃの各第１電極６８についても同様
である。孔５６の矢印６６方向両側の２つの第１電極６
８は、それぞれ印刷配線７４を介して第１ドライバ（外
部電源）７２に電気的に接続されている。一方、第２電
極７０は、図６に示すように、孔５６を囲む円形リング
状に形成され、印刷配線７８を介して第２ドライバ７６
に電気的に接続されている。これにより、第１及び第２
ドライバ７２，７６からそれぞれ第１電極６８と第２電
極７０に画像データに応じた電気信号が伝送されるよう
にしてある。また、第１ドライバ７２と第２ドライバ７
６は、記録装置２で作成する画像のデータを出力するコ
ントローラ８０に電気的に接続されている。

【００１９】次に、記録装置２の動作について説明す
る。図２に示すように、記録ローラ３０は矢印３２方向
に回転する。トナー粒子３８は記録ローラ３０に供給さ
れてブレード３６と記録ローラ３０との接触領域に運ば
れ、そこでブレード３６との摩擦によりトナー粒子３８
に負極性の静電荷が与えられる。これにより、図４に示
すように、前記接触領域を通過した記録ローラ３０の外
周部分は帯電したトナー粒子３８の薄い層を保持してい
る。

【００２０】基板５０では、非記録時、例えば約−５０
ボルトのベース電圧が第１電極６８に印加され、例えば
約−１００ボルトのベース電圧が第２電極７０に印加さ
れている。したがって、記録ローラ３０上の負極性に帯
電したトナー粒子３８は第１電極６８と第２電極７０と
に電気的に反発し、孔５６に向けて飛翔することなく記
録ローラ３０上に安定して保持されている。

【００２１】コントローラ８０は、再現すべき画像に対
応した画像データを、第１ドライバ７２と第２ドライバ
７６に出力する。この画像データに対応して、第１ドラ
イバ７２と第２ドライバ７６は、第１電極６８に例えば
約＋３００ボルトのパルス電圧を印加し、対をなす第２
電極７０に例えば約＋２００ボルトのパルス電圧を印加
する。その結果、パルス電圧が印加された電極に対向す
る記録ローラ３０の部分にあるトナー粒子３８は、主と
して第１電極６８により電気的にさらに強力に吸引され
る。これにより、多数のトナー粒子３８が記録ローラ３
０から剥離し、背面電極４４の吸引力により対向する孔
５６に飛翔する。

【００２２】ここで、記録ローラ３０の回転方向上流側
に位置する第１列の孔５６ｃにトナー粒子３８を飛翔さ
せた直後に、その下流側に隣接して位置する第２列の孔
５６ｂにトナー粒子３８を飛翔させる場合について考え
てみる。まず、孔５６ｃの第１電極６８に前記パルス電
圧が印加され、記録ローラ３０上に保持されたトナー粒
子３８が吸引されて剥離し、前記孔５６ｃに向けて飛翔
する。このとき、記録ローラ３０上のトナー粒子３８
は、主として第１電極６８に電気的に吸引されて記録ロ
ーラ３０から剥離するため、その剥離領域の大きさは第
１電極６８の大きさにほぼ匹敵する。この剥離領域が記
録ローラ３０の回転に従って孔５６ｂの近傍に移動して
きたとき、孔５６ｂの第１電極６８に前記パルス電圧が
印加され、前記剥離領域に隣接する部分に保持されてい
たトナー粒子３８が剥離して飛翔する。しかし、各孔５
６ｃ，５６ｂのそれぞれの第１電極６８は矢印６４方向
に関する幅を狭く形成して矢印６６方向から眺めたとき
の重なりが僅かとなるようにしてあるため、孔５６ｂに
飛翔するトナー粒子３８が保持されていた記録ローラ３
０上の剥離領域と、先に孔５６ｃに向かって飛翔したト
ナー粒子３８が保持されていた記録ローラ３０上の剥離
領域とはほとんど重なることはない。したがって、孔５
６ｂに飛翔するトナー粒子量は、孔５６ｃに飛翔するト
ナー粒子量とほぼ同等になる。このことは、さらに下流
側に位置する第３列の孔５６ａについても同様であるた
め、すべての孔５６についてほぼ同量のトナー粒子を飛
翔させることができる。

【００２３】記録ローラ３０から飛翔したトナー粒子３
８が孔５６内を通過しているとき、第１電極６８と第２
電極７０に印加される電圧が、前記パルス電圧から前記
ベース電圧にそれぞれ切り替えられる。その結果、孔５
６を通過中のトナー粒子３８がベース電圧（−５０ボル
トと−１００ボルト）がそれぞれ印加されている第１と
第２の電極６８，７０により周囲から半径方向内側に付
勢されて収束する。そして、収束されたトナー粒子３８
の塊が、シート供給ステーション４から記録領域５４に
供給されたシート８に付着して、シート８上にドットが
形成される。このように、収束されたトナー粒子３８に
より形成されたドットは、シート８上ではっきりした輪
郭を有し、高濃度である。また、第１電極６８に印加さ
れる電圧がパルス電圧からベース電圧に切り替わること
により、記録ローラ３０からのトナー粒子３８の飛翔が
停止する。

【００２４】トナー粒子３８が付着したシート８は定着
装置１８に搬送され、そこでトナー粒子３８が加熱され
てシート８上に永久固着され、最後にスタックステーシ
ョン２０上に排出される。

【００２５】以上に説明したように、本実施形態の直接
記録装置２では、記録ローラ３０の回転軸方向に関する
第１電極６８の幅を狭く形成してあるため、或る特定の
孔５６に対応する記録ローラ３０上のトナー粒子剥離領
域と、その孔５６の記録ローラ回転方向下流側に隣接す
る孔５６に対応する記録ローラ３０上のトナー粒子剥離
領域とがほとんど重ならず、これにより各孔５６に飛翔
するトナー粒子量がほぼ同等になってほぼ同じ濃度のド
ットを形成でき、画像の濃度ムラを低減あるいは実質的
に解消できる。その結果、記録ローラ３０の回転速度は
低速でよく、高速回転させる必要がないので、記録ロー
ラ３０の駆動装置としてより小型で低コストのものを使
用できるとともに、トナー粒子３８と記録ローラ３０と
の間のストレスも減少することにより安定した画像記録
を長く続けることができ、装置寿命を延ばすことができ
る。

【００２６】なお、前記記録装置２では、矢印６４方向
に関する重なりが僅かに残る程度に第１電極６８の幅を
狭くしたが、図７に示すように、矢印６６方向から見た
ときに隣接する第１列、第２列、及び第３列の各孔５６
（５６ｃ，５６ｂ，５６ａ）の第１電極６８が全く重な
らないように各第１電極６８の矢印６４方向の幅を狭く
形成すれば、上述した画像濃度ムラ解消の効果をより確
実なものにできる。なお、このように第１電極６８を形
成すると、孔５６を真横に並べて配置しても隣接する孔
５６間で第１電極６８が接触することがないので、基板
５０に多数の孔５６を一列だけ高密度に形成することも
可能になる。

【００２７】また、第１電極６８は、例えば図８に示す
ように、種々の形状とすることができる。図８（ａ），
（ｂ）は、第１電極６８を孔５６に関して矢印６６方向
の一方の側のみに設けた例を示す。また、図８（ｃ），
（ｄ）は、印刷配線７４を基板５０の一方の側から引き
出すために、孔５６の矢印６６方向両側に配置した２つ
の第１電極６８を細い導通線６９で接続した例を示す。
さらに、図８（ｅ）は、円形リング状電極の一方の端を
切り取ったような形状の第１電極６８を示しており、こ
のように第１電極６８は孔５６の中心を通る矢印６６方
向と平行な線に関して非対称な形状であってもよい。

【００２８】記録粒子供給部は上述したものに限定され
るものではなく、電子写真式画像形成装置で用いられる
あらゆる形式の現像装置が前記記録粒子供給部に代えて
利用できる。

【００２９】また、背面電極も上述したものに限定され
るものではなく、導電材料からなるローラであってもよ
い。

【００３０】さらに、基板は３列の孔を形成したものに
限定されるものではなく、２列の孔または４列以上の孔
を形成した基板であってもよい。

【００３１】さらにまた、前記記録装置２では飛翔した
トナー粒子を基板５０の孔５６内で収束させるために第
２電極７０を設けたが、本発明は第２電極を設けずに第
１電極６８のみを有する記録装置にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる直接記録装置の概略断面図。

【図２】 記録ステーションの概略断面図。

【図３】 基板の部分拡大平面図。

【図４】 記録ローラ上にトナー粒子の薄い層が担持さ
れているときの、基板、記録ローラ、背面電極の、図３
におけるIV−IV線に沿った部分拡大断面図。

【図５】 第１電極の形状を点線で示す部分拡大図。

【図６】 第２電極の形状を点線で示す部分拡大図。

【図７】 第１電極の形状の変形例を示す部分拡大図。

【図８】 第１電極の形状の種々の変形例を示す部分拡
大図。

【符号の説明】

２…直接記録装置、３０…記録ローラ、３８…トナー粒
子、４４…背面電極、５０…基板、５６…孔、６８…第
１電極、７０…第２電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芝田 兆史 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2C162 AE25 AE31 AE74 AE84 AH23 AH25 CA02 CA12 CA24 2H029 AB03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電された記録粒子を保持して所定方向
   に移送する移送手段と、 該移送手段と対向して設けられ前記記録粒子を電気的に
   吸引する背面電極と、 前記移送手段と前記背面電極との間に設けられ記録粒子
   の前記背面電極側への飛翔、非飛翔を制御するための基
   板とを備えた直接記録装置に使用される前記基板であっ
   て、 前記基板に形成された第１の孔と、 前記基板に形成され、前記第１の孔に対して前記所定方
   向において下流側であって前記所定方向と直交する直交
   方向に関して異なる位置に形成された第２の孔と、 前記第１の孔に対応して設けられ、前記記録粒子が前記
   移送手段から前記第１の孔を介して前記背面電極側に飛
   翔することを外部電源から入力される電気信号に応じて
   制御する第１の電極と、 前記第２の孔に対応して設けられ、前記記録粒子が前記
   移送手段から前記第２の孔を介して前記背面電極側に飛
   翔することを外部電源から入力される電気信号に応じて
   制御する第２の電極と、を有し、前記第１及び第２の電
   極の各々は、前記孔を取り囲むリング状の形状に比して
   前記直交方向に関して一部が欠けた形状を有することを
   特徴とする基板。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板であって、前記第
   １の電極と前記第２の電極とは、前記直交方向に関して
   重ならないことを特徴とする基板。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の基板であって、 前記第１の孔に対応して設けられ、前記第１の電極に対
   して前記背面電極側に形成された第３の電極と、 前記第２の孔に対応して設けられ、前記第２の電極に対
   して前記背面電極側に形成された第４の電極と、を備え
   たことを特徴とする基板。
4. 【請求項４】 帯電された記録粒子を保持して所定方向
   に移送する移送手段と、 前記移送手段と対向して設けられ前記記録粒子を電気的
   に吸引する背面電極と、前記移送手段と前記背面電極と
   の間に設けられた請求項１ないし３のいずれか一つの基
   板と、を備えたことを特徴とする直接記録装置。