JP2000141734A - 直接記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナージェット式の記録装置において、基板
の孔にトナー粒子が詰まりにくくすると共に孔のクリー
ニングを容易にする。 【解決手段】 帯電したトナー粒子を保持する記録ロー
ラとこの記録ローラに対向してトナー粒子を静電的に吸
引する背面電極との間に配置された基板は、記録ローラ
上から飛翔したトナー粒子が通過できる複数の長孔５６
を有している。これら長孔５６の内部には、トナー粒子
が通過する飛翔領域６２とトナー粒子が通過しない非飛
翔領域６４とを交互に形成するように上記基板において
長孔５６の周囲に飛翔制御電極５８と電界遮蔽電極６０
とが交互に配置されている。上記長孔５６は、シート上
に同時形成される隣接する複数ドットに対応する大きさ
に形成されている。

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】従来、米国特許第５，４７７，２５０号
には１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背
面電極に向けて静電的に吸引する電界を形成している。
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。この絶縁性プレートは上記孔を囲むリング状の電
極を備えている。

【０００３】上記記録装置では、リング状電極に画像デ
ータに応じた電圧を印加すると、トナー保持部材上にお
いて上記リング状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に飛翔し、この孔を通過した記録
粒子が記録シートに付着してドットが形成され、このド
ットの集合により上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ようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記記
録装置では、絶縁性プレートの孔が非常に小さい（例え
ば、内径５０〜２００μm）ため、孔の内部にトナー粒
子が詰まりやすかった。孔にトナー粒子が一旦詰まる
と、その詰まった孔からはトナー粒子が飛翔しなくなる
ため、記録画像に白すじの欠陥が発生することになる。
この問題の解決策として孔径を大きくしてトナー詰まり
を発生しにくくする方法が考えられるが、孔径を大きく
するとそれに応じて形成されるドット径も大きくなるた
め、記録される画像がシャープさに欠けるものになると
いう問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、上記問題を解決
するため、本発明の直接記録装置は、帯電した記録粒子
を保持する保持部材と、この保持部材に対向して上記記
録粒子を静電的に吸引する背面電極と、上記保持部材と
上記背面電極との間に配置され、上記記録粒子が通過で
きる複数の長孔を有する絶縁材料からなる基板と、この
基板と上記背面電極との間を所定方向に移動し、上記基
板の長孔を通過してきた記録粒子が付着してドットが形
成される像保持部材と、上記長孔の内部に上記記録粒子
が通過する飛翔領域と上記記録粒子が通過しない非飛翔
領域とを交互に形成するように上記基板において上記長
孔の周囲に交互に配置された第１電極および第２電極
と、を備え、上記像保持部材上に同時形成される隣接す
る複数ドットに対応する大きさに上記長孔を形成し、上
記第１電極に所定の電圧を印加することにより上記保持
部材に保持されている上記記録粒子をさらに強力に静電
的に吸引して上記長孔の飛翔領域に向けて飛翔させ、上
記各飛翔領域を通過する記録粒子によって上記像保持部
材上に複数のドットを同時に形成可能にしたものであ
る。

【０００６】本発明の直接記録装置では、上記長孔の両
端部を上記非飛翔領域とするように上記長孔の両端部近
傍に上記第２電極をそれぞれ配置するのが好ましい。

【０００７】

【発明の効果】本発明の直接記録装置によれば、像保持
部材上に同時形成される隣接する複数ドットに対応する
大きさに基板の長孔を形成してあるため、同時には１ド
ットだけしか形成できない円形の孔に比べて孔の大きさ
が大きくなり、その結果、長孔に記録粒子が詰まりにく
くなると共に長孔のクリーニングが容易になる。また、
単純に円形の孔を大径にして孔の大きさを大きくした場
合とは異なり、記録粒子が通過する孔を長孔として形成
することによって孔の大きさを大きくしたものであるた
め、形成されるドット径が大きくなることがなく、シャ
ープな画像形成が可能である。

【０００８】さらに、本発明の直接記録装置において、
長孔の両端部を非飛翔領域とするように長孔の両端部近
傍に第２電極をそれぞれ配置すれば、長孔の中央部に比
べて記録粒子の詰まりが発生しやすい長孔の両端部を記
録粒子が通過することがないので、長孔の両端部におけ
る記録粒子の詰まりを防止できる。また、長孔の両端部
を非飛翔領域とすることで、仮にこれら両端部で記録粒
子の詰まりが発生したとしても、形成される画像に全く
影響を与えない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照して説明する。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（像保持部材）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が配置されている。カセット６から送り出
されたシート８は、一点鎖線で示すシート通路１４に沿
って所定方向に移動し、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）に供給される。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。

【００１０】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（保持部材）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、直接接地されていてもよい。

【００１１】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内に設けた供給ローラ（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の回転にした
がって搬送される。続いて、記録ローラ３０に保持され
たトナー粒子３８は、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３８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３８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を均一な薄層状態で担持し
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。なお、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。

【００１２】シート通路１４を越えて、記録粒子供給部
２４の下には、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、これに例えば＋１２００ボルトの
正極性の電圧を供給する電源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背面電極４
４に向かって静電的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との間に形成され
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。

【００１３】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の絶縁材料からなる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、記録ローラ３０上か
ら飛翔したトナー粒子３８が通過できる複数の長孔５６
を有している。これらの孔５６はシート搬送方向と直交
する主走査方向（図２および図３の紙面に垂直な方向）
に関して所定の間隔を置いて均等に配置されている。

【００１４】基板５０において長孔５６は、図４に示す
ように、主走査方向に沿って細長く延びており、シート
８上に同時形成される主走査方向に隣接する複数（本実
施形態では３つ）のドットに対応する大きさに形成され
ている。長孔５６の周囲には、複数（本実施形態では６
つ）の飛翔制御電極（第１電極）５８と複数（本実施形
態では６つ）の電界遮蔽電極（第２電極）６０とがそれ
ぞれ交互に配置されている。各飛翔制御電極５８は図示
しない信号出力部にそれぞれ電気的に接続されている。
一方、各電界遮蔽電極６０はそれぞれ接地されている。
なお、各電界遮蔽電極６０には、トナー粒子３８と同極
性の負極性の電圧を印加するようにしてもよい。

【００１５】長孔５６を挟んで対向する各２つの飛翔制
御電極５８，５８がそれぞれ対をなしている。以下、図
４において、左側の飛翔制御電極対を第１の飛翔制御電
極対５８，５８といい、中央の飛翔制御電極対を第２の
飛翔制御電極対５８，５８といい、右側の飛翔制御電極
対を第３の飛翔制御電極対５８，５８という。飛翔制御
電極対５８，５８には、信号出力部から画像データに応
じて電圧が同時に印加されるようになっている。この対
をなす２つの飛翔制御電極５８，５８の間に位置する長
孔５６の内部が、トナー粒子３８が通過する飛翔領域６
２にそれぞれなっている。

【００１６】一方、長孔５６を挟んで対向する各２つの
電界遮蔽電極６０，６０がそれぞれ対をなし、この対を
なす２つの電界遮蔽電極６０，６０の間に位置する長孔
５６の内部がトナー粒子３８が通過しない非飛翔領域６
４にそれぞれなっている。この対をなす電界遮蔽電極６
０，６０の間の２つの非飛翔領域６４は、３つの飛翔領
域６２の間にそれぞれ形成されている。また、長孔５６
の両端部近傍にも略コ字状の電界遮蔽電極６０，６０が
それぞれ配置されており、これにより長孔５６の両端部
がそれぞれ非飛翔領域６４，６４になっている。このよ
うに、長孔５６の内部には、非飛翔領域６４と飛翔領域
６２とが交互に形成されている。

【００１７】次に、記録装置２の動作について説明す
る。記録粒子供給部２４では、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３に示すように、上記接触領域を通
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を均一な薄層状態で保持している。

【００１８】非作像時には、飛翔制御電極５８には例え
ば−１００ボルトの負極性のベース電圧がそれぞれ印加
されている。これにより、記録ローラ３０上の負極性に
帯電したトナー粒子３８は飛翔制御電極５８に電気的に
反発し、長孔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たままである。

【００１９】作像時には、信号出力部から飛翔制御電極
対５８，５８に作像すべき画像データに応じて例えば＋
３００ボルトのパルス電圧が印加される。このパルス電
圧は第１、第２および第３の飛翔制御電極対５８，５８
に対して任意に印加可能である。上記パルス電圧が印加
された飛翔制御電極対５８，５８と記録ローラ３０との
間に電界が形成され、この電界の作用により記録ローラ
３０上に保持されている負帯電トナー粒子３８が背面電
極４４による吸引力と相俟って静電的にさらに強く吸引
され、図５に示すように記録ローラ３０から剥離して対
応する長孔５６の飛翔領域６２に向けて飛翔する。

【００２０】長孔５６の飛翔領域６２を通過したトナー
粒子３８は、記録領域５４に搬送されてきたシート８に
付着してドットを形成する。本実施形態では、第１、第
２および第３の飛翔制御電極対５８，５８のうちの２つ
または３つの飛翔制御電極対５８，５８にパルス電圧を
同時に印加することができるため、１つの長孔５６を介
して１つのドットだけでなく２つまたは３つのドットを
同時に形成することができる。

【００２１】なお、１つの長孔５６で１つまたは２つの
ドットを同時に形成する場合には、パルス電圧が印加さ
れない飛翔制御電極対５８，５８が存在するが、各飛翔
制御電極対５８，５８の間には電界遮蔽電極対６０，６
０を設けてあり、パルス電圧が印加された飛翔制御電極
対５８，５８により形成される電界が電界遮蔽電極対６
０，６０の存在によって遮蔽されるため、この場合に電
圧が印加されない飛翔制御電極対５８，５８に対応する
飛翔領域６２にトナー粒子３８が飛翔することがない。
すなわち、電界遮蔽電極対６０，６０を設けたことによ
り、各飛翔制御電極対５８，５８間でのクロストークを
防止できる。

【００２２】上記のように画像データに応じて形成され
たドットの集合によりシート８上に画像が記録される。
トナー粒子３８による画像が形成されたシート８は定着
ステーション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に永久定着され、最後にスタックス
テーション２０に排出される。

【００２３】以上に説明したように、本実施形態の記録
装置２によれば、シート８上に同時形成される隣接する
複数ドットに対応する大きさに基板５０の長孔５６を形
成してあるため、同時には１ドットだけしか形成できな
い円形の孔に比べて孔の大きさが大きくなり、その結
果、トナー粒子３８の詰まりが発生しにくくなる。

【００２４】また、図６（ｂ）に示すように、従来のよ
うに基板５０の孔５６ａが非常に小さいとブラシ６６で
クリーニングを行おうとしてもブラシ６６の毛６６ａが
入らない孔５６ａがあったが、図６（ａ）に示すよう
に、長孔５６に形成して孔の大きさを大きくすることに
よってブラシ６６の毛６６ａも入りやすくなり、クリー
ニングが容易になる。なお、ブラシ以外のクリーニング
方法、例えば基板５０に振動を与えて孔に詰まったトナ
ー粒子を落としたり、詰まったトナー粒子をエアで吹き
飛ばすなどの方法の場合でも、長孔５６に形成して孔の
大きさを大きくすることにより詰まったトナー粒子３８
が落ちやすくなり、クリーニング効果が上がる。このよ
うにして長孔５６のクリーニングを行う際には、飛翔制
御電極５８や電界遮蔽電極６０にトナー粒子３８と同極
性の負極性電圧を印加するか、あるいは、これらの電極
に振動電位を与えることによってクリーニング効果をよ
り高めることができる。

【００２５】さらに、単純に円形の孔を大径にして孔の
大きさを大きくした場合とは異なり、トナー粒子３８が
通過する孔を長孔５６として形成することにより孔の大
きさを大きくしてあるため、形成されるドット径が大き
くなることがなく、シャープな画像形成が可能である。

【００２６】さらにまた、長孔５６の両端部を非飛翔領
域６４とするように長孔５６の両端部近傍に電界遮蔽電
極６０をそれぞれ配置してあるので、長孔５６の中央部
に比べてトナー粒子３８の詰まりが発生しやすい長孔５
６の両端部をトナー粒子３８が通過することがなく、長
孔５６の両端部におけるトナー粒子３８の詰まりを防止
できる。また、長孔５６の両端部を非飛翔領域６４とす
ることで、仮にこれら両端部でトナー粒子３８の詰まり
が発生したとしても、形成される画像に全く影響を与え
ない。

【００２７】ところで、上記記録装置２では、基板５０
の長孔５６を主走査方向に沿って形成したが、図７に示
すように、各長孔５６を主走査方向に対して斜めに傾け
た状態で配列してもよいし、このような主走査方向に沿
った長孔５６の列を複数設けてもよい。

【００２８】また、上記記録装置２では、１つの長孔５
６で３つのドットを同時形成可能にしたが、１つの長孔
５６で２つまたは４つ以上の複数ドットを同時形成可能
なようにしてもよい。

【００２９】また、上記基板５０において長孔５６の周
囲であって飛翔制御電極５８の背面電極４４側に第２層
目の電極を設けてもよい。作像時に、この第２層目の電
極にトナー粒子３８と同極性の負極性電圧を印加すれ
ば、長孔５６の飛翔領域６２を通過するトナー粒子３８
の集合を電気的反発力によって収束させることができ、
これによりシート８上に輪郭のはっきりした濃いドット
を形成できる。

【００３０】また、上記記録装置２において記録粒子供
給部２４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
装置が上記記録粒子供給部に代えて利用できる。

【００３１】さらに、上記記録装置２では、シート８に
トナー粒子３８を直接付着させて画像を記録したが、像
保持部材を例えばベルト状またはドラム状の中間転写体
として、この中間転写体上にトナー粒子３８による画像
を一旦形成した後、この画像を用紙等のシートに転写す
るようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 好適な実施形態の直接記録装置の概略構成
図。

【図２】 記録ステーションの概略断面図。

【図３】 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、背面電極の部分拡
大図。

【図４】 基板の長孔とその周囲の電極の拡大平面図。

【図５】 記録ローラから基板の孔に向けてトナー粒子
が飛翔したときの、基板、記録ローラ、背面電極の部分
拡大図。

【図６】 （ａ）は基板の長孔をブラシでクリーニング
している状態を示す図、（ｂ）は基板に形成された従来
の大きさの孔をブラシでクリーニングしている状態を示
す図。

【図７】 基板の長孔を主走査方向に対して斜めに傾け
て形成した状態を示す図。

【符号の説明】

２…直接記録装置、８…シート（像保持部材）、３０…
記録ローラ（保持部材）、３８…トナー粒子（記録粒
子）、４４…背面電極、５０…基板、５６…長孔、５８
…飛翔制御電極（第１電極）、６０…電界遮蔽電極（第
２電極）、６２…飛翔領域、６４…非飛翔領域。

───────────────────────────────────────────────────── 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 AJ02 CA02 CA12 CA25 2H029 DB04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電した記録粒子を保持する保持部材
   と、 この保持部材に対向して上記記録粒子を静電的に吸引す
   る背面電極と、 上記保持部材と上記背面電極との間に配置され、上記記
   録粒子が通過できる複数の長孔を有する絶縁材料からな
   る基板と、 この基板と上記背面電極との間を所定方向に移動し、上
   記基板の長孔を通過してきた記録粒子が付着してドット
   が形成される像保持部材と、 上記長孔の内部に上記記録粒子が通過する飛翔領域と上
   記記録粒子が通過しない非飛翔領域とを交互に形成する
   ように上記基板において上記長孔の周囲に交互に配置さ
   れた第１電極および第２電極と、を備え、 上記像保持部材上に同時形成される隣接する複数ドット
   に対応する大きさに上記長孔を形成し、上記第１電極に
   所定の電圧を印加することにより上記保持部材に保持さ
   れている上記記録粒子をさらに強力に静電的に吸引して
   上記長孔の飛翔領域に向けて飛翔させ、上記各飛翔領域
   を通過する記録粒子によって上記像保持部材上に複数の
   ドットを同時に形成可能にした直接記録装置。
2. 【請求項２】 上記長孔の両端部を上記非飛翔領域とす
   るように上記長孔の両端部近傍に上記第２電極をそれぞ
   れ配置したことを特徴とする請求項１に記載の直接記録
   装置。