JP2000211177A - 直接記録装置 - Google Patents

直接記録装置

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JP2000211177A
JP2000211177A JP11015533A JP1553399A JP2000211177A JP 2000211177 A JP2000211177 A JP 2000211177A JP 11015533 A JP11015533 A JP 11015533A JP 1553399 A JP1553399 A JP 1553399A JP 2000211177 A JP2000211177 A JP 2000211177A
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Tokifumi Shibata
兆史 芝田
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Minolta Co Ltd
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    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
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    • G03G2217/0008—Process where toner image is produced by controlling which part of the toner should move to the image- carrying member
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シート上にトナー粒子が付着する際のトナー
飛散を防止する。 【解決手段】 記録ローラ３０上のマイナス帯電したト
ナー粒子３８は、背面電極４４により静電的に吸引され
ている。この状態で、基板５０の第１電極５８ａに所定
の電圧を印加すると、記録ローラ３０上のトナー粒子３
８がさらに強く吸引されて基板５０の孔５６に向けて飛
翔する。第１電極５８ａに印加されたトナー粒子飛翔用
の電圧がオフされるのに対応して、制御部６０は第２電
極５８ｂと背面電極４４との間の電位差を小さくするよ
うに制御する。

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、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
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、この孔を通過して記録シートに付着して
ドットを形成し、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】上記記録装置では、トナー保持部材から飛
翔したトナー粒子の集合が上記孔を通過中に拡散するた
めに、記録シート上に形成されるドットは輪郭が不明瞭
で濃度が薄くなり、その結果、形成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。この問題
を解決するため、絶縁性プレートにおいて上記孔の周囲
であって上記電極に対して背面電極側に収束電極を設
け、この収束電極に荷電トナー粒子と同極性の一定電圧
を印加し、孔を通過するトナー粒子の集合を電気的反発
力によって半径方向内側に収束させることにより、記録
シート上に輪郭のはっきりした濃いドットを形成する方
法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記収
束電極を設けた記録装置では、収束電極と背面電極間に
形成される電界によって飛翔するトナー粒子が加速さ
れ、記録シートに衝突する際の衝撃によってトナー飛散
が起こり、そのために画質が低下するという問題があっ
た。
【０００６】
【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、この背面電極と
の間に画像保持部材が通過する通路を形成するように上
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孔を有する絶縁材料からなる基
板と、この基板において上記孔の周囲に配置され、所定
の電圧印加により上記保持部材に保持されている上記記
録粒子を上記背面電極に向けてさらに強力に吸引して飛
翔させる第１電極と、上記基板において上記孔の周囲で
あって上記第１電極に対して上記背面電極側に配置さ
れ、所定の電圧印加により上記孔を通過する記録粒子の
集合を電気的反発力により収束させるか、または、上記
孔を通過する記録粒子の集合の飛翔方向を変える第２電
極と、上記第１電極に印加された記録粒子飛翔用の電圧
をオフするのに対応して、上記第２電極と上記背面電極
との間の電位差を小さくするように制御する制御部と、
を備えたものである。ここに、「対応して」とは、完全
に同期する場合のほかに、若干前後にずれる場合も含む
ものとする。
【０００７】本発明の直接記録装置では、上記第１電極
に印加された記録粒子飛翔用の電圧をオフするのに対応
して、上記第２電極の電位を記録粒子の帯電極性と逆極
性側にシフトさせてもよいし、または、上記第１電極に
印加された記録粒子飛翔用の電圧をオフするのに対応し
て、上記背面電極の電位を記録粒子の帯電極性と同極性
側にシフトさせてもよいし、あるいは、上記第１電極に
印加された記録粒子飛翔用の電圧をオフするのに対応し
て、上記第２電極の電位を記録粒子の帯電極性と逆極性
側にシフトさせると共に、上記背面電極の電位を記録粒
子の帯電極性と同極性側にシフトさせてもよい。
【０００８】また、本発明の別の直接記録装置は、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、こ
の背面電極との間に画像保持部材が通過する通路を形成
するように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孔を有する絶縁材
料からなる基板と、この基板において上記孔の周囲に配
置され、所定の電圧印加により上記保持部材に保持され
ている上記記録粒子を上記背面電極に向けてさらに強力
に吸引して飛翔させる第１電極と、この第１電極に印加
された記録粒子飛翔用の電圧をオフするのに対応して、
上記背面電極の電位を記録粒子の帯電極性と同極性側に
シフトさせるように制御する制御部と、を備えたもので
ある。
【０００９】
【発明の効果】本発明の直接記録装置によれば、第１電
極に印加された記録粒子飛翔用の電圧をオフするのに対
応して、第２電極と背面電極との間の電位差を小さくす
るように制御部で制御するので、基板と背面電極間に形
成される電界が弱くなる。これにより、保持部材から飛
翔して基板の孔を通過したトナー粒子がこの弱くなった
電界中に入ることにより加速が抑えられ、トナー粒子の
速度が従来よりも遅くなって像保持部材に衝突する際の
衝撃が小さくなる。これにより、像保持部材上でのトナ
ー粒子の飛散を防止でき、シャープで高品質の画像を記
録できる。
【００１０】また、本発明の別の直接記録装置について
も同様に、第１電極に印加された記録粒子飛翔用の電圧
をオフするのに対応して、上記背面電極の電位を記録粒
子の帯電極性と同極性側にシフトさせるように制御部で
制御するので、保持部材から飛翔したトナー粒子を静電
的に吸引する電界が弱くなる。これにより、飛翔するト
ナー粒子の加速が抑えられ、トナー粒子の速度が従来よ
りも遅くなって像保持部材に衝突する際の衝撃が小さく
なる。これにより、像保持部材上でのトナー粒子の飛散
を防止でき、シャープで高品質の画像を記録できる。
【００１１】
【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（画像保持部材）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。
【００１２】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。
【００１３】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を均一な薄い層の状態で担
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。
【００１４】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。図３に示すように、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）を供給する制御部
６０に接続されており、これにより記録ローラ３０上の
負帯電トナー粒子３８が背面電極４４に向かって静電的
に吸引されるようにしてある。しかし、制御部６０によ
り背面電極４４に印加される電圧は、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。
【００１５】図２に示すように、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、
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２００μｍの内径を
有する複数の孔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。
【００１６】図３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、リング状の第１
電極５８ａおよび第２電極５８ｂを有する。第１電極５
８ａは記録ローラ３０に対向する表面近傍に配置され、
第２電極５８ｂはフレキシブル印刷回路板５２の内部で
あって第１電極５８ａの背面電極４４側に配置されてい
る。これら第１および第２電極５８ａ，５８ｂは、制御
部６０にそれぞれ接続されており、この制御部６０から
それぞれの電極５８ａ，５８ｂに所定の電圧が印加され
るようにしてある。
【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の薄い層を保持している。
【００１８】非記録時には、図５（ａ）に示すように、
例えば−１００ボルトのベース電圧が第１電極５８ａに
印加され、例えば−２００ボルトのベース電圧が第２電
極５８ｂに印加されている。また、背面電極４４には例
えば＋１２００ボルトの一定電圧が印加されている。こ
のときには、図３に示すように、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５８ａと第２
電極５８ｂ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たままで
ある。
【００１９】記録時には、図５（ａ）に示すように、制
御部６０から第１電極５８ａに作像すべき画像に応じて
例えば＋３００ボルトのパルス電圧Ｐが印加される。こ
れにより、図４に示すように、パルス電圧Ｐが印加され
た第１電極５８ａに対向する位置で記録ローラ３０上に
保持されている負極性帯電トナー粒子３８が背面電極４
４による吸引力と相俟って静電的にさらに強く吸引さ
れ、記録ローラ３０から剥離して対応する孔５６に向け
て飛翔する。
【００２０】孔５６の内部に飛翔したトナー粒子３８の
集合は、トナー粒子３８と同極性の−２００ボルトが印
加された第２電極５８ｂにより電気的反発力を受けて半
径方向内側に収束する。この収束したトナー粒子３８の
集合が孔５６を通過するのにほぼ同期して、第１電極５
８ａに印加されているパルス電圧Ｐはオフされて−１０
０ボルトのベース電圧に戻る。これにより、記録ローラ
３０上からのトナー粒子３８の飛翔が停止する。
【００２１】制御部６０は、第１電極５８ａがオフにな
るのに対応して、第２電極５８ｂと背面電極４４との間
の電位差が小さくなるように制御する。具体的には、図
５（ａ）に示すように、第１電極５８ａに印加されたト
ナー粒子飛翔用のパルス電圧Ｐをオフするのに同期し
て、第２電極５８ｂの電位をトナー粒子３８のマイナス
極性とは逆極性側すなわちプラス側にシフトさせて例え
ば＋２００ボルトにする。その結果、基板５０と背面電
極４４間に形成される電界が弱くなり、この弱くなった
電界中に孔５６を通過したトナー粒子３８が入ることに
より加速が抑えられる。
【００２２】図６は、記録ローラ３０を起点とした背面
電極４４に向かう方向への距離Ｘと、トナー粒子３８の
飛翔速度との関係を示すグラフである。従来のように第
２電極５８ｂに印加する電圧を一定とした場合には、グ
ラフ中（イ）で示すようにトナー粒子３８の速度は距離
Ｘに比例して増加する傾向にあったが、本実施形態のよ
うにトナー粒子３８が孔５６を通過するのにほぼ同期し
て第２電極５８ｂに印加する電圧を上記のように切り替
えた場合には、グラフ中（ロ）で示すように弱められた
電界中にトナー粒子３８が入ることによって加速が抑え
られて飛翔速度が従来よりも遅くなる。したがって、ト
ナー粒子３８が記録領域５４に搬送されてきたシート８
に衝突するときの衝撃も小さくなり、シート８上でのト
ナー粒子３８の飛散を防止することができる。収束され
たトナー粒子３８の集合を飛散させることなくシート８
上に付着させることで輪郭のはっきりした高濃度のドッ
トを形成することができ、これによりシャープで高品質
の画像を記録できる。
【００２３】なお、第２電極５８ｂの電位は、第１電極
５８ａに次のパルス電圧Ｐが印加される前に、＋２００
ボルトから−２００ボルトのベース電圧に切り替えられ
る。
【００２４】トナー粒子３８により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上に永久定着され、最
後にスタックステーション２０に排出される。
【００２５】ところで、上述した記録装置２では、シー
ト８上でのトナー飛散を防止するために第２電極５８ｂ
に印加する電圧を切り替えたが、同様の効果を得るため
に第２電極５８ｂの電位を例えば−２００ボルトの一定
電位とする一方、制御部６０により背面電極４４の電位
を切り替えてもよい。具体的には、図５（ｂ）に示すよ
うに、第１電極５８ａのパルス電圧Ｐがオフされるのに
同期して、背面電極４４の電位をトナー粒子３８の帯電
極性と同極性側すなわちマイナス側にシフトさせて、例
えば＋１２００ボルトから＋６００ボルトに切り替え
る。この方法によってもまた、基板５０と背面電極４４
間の電界を弱めることができ、トナー粒子３８の加速を
抑えることによってシート８上でのトナー飛散を防止で
きる。なお、このように背面電極４４の電位を制御して
シート８上でのトナー飛散を防止する方法は、上記記録
装置２において第２電極５８ｂを省いた構成の記録装置
にも適用可能である。
【００２６】また、シート８上でのトナー飛散を防止す
るために、制御部６０による第２電極５８ｂおよび背面
電極４４の両方の電位制御を組み合わせてもよい。すな
わち、第１電極５８ａに印加されたトナー粒子飛翔用の
電圧をオフするのに対応して、第２電極５８ｂの電位を
トナー粒子３８の帯電極性と逆極性側にシフトさせると
共に、背面電極４４の電位をトナー粒子３８の帯電極性
と同極性側にシフトさせてもよい。具体的には、図５
（ｃ）に示すように、第１電極５８ａに印加されたパル
ス電圧Ｐをオフするのに同期して、第２電極５８ａの電
位を例えば−２００ボルトから＋２００ボルトに切り替
えると共に、背面電極４４の電位を例えば＋１２００ボ
ルトから＋６００ボルトに切り替える。これにより、基
板５０と背面電極４４間の電界が一層弱められ、シート
８上におけるトナー飛散防止の効果をより確実なものに
できる。
【００２７】なお、以上の説明では第１電極５８ａに印
加されるパルス電圧Ｐがオフされるのに同期して第２電
極５８ｂおよび／または背面電極４４のそれぞれの電位
を切り替えるようにしたが、第２電極５８ｂおよび／ま
たは背面電極４４の電位切り替えのタイミングを第１電
極５８ａのパルス電圧Ｐをオフするタイミングに対して
若干前後にずらしてもよい。
【００２８】また、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、画像
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。
【００２９】さらに、第２電極をシート搬送方向とほぼ
直交する方向に２つに分割し、分割された２つの第２電
極をそれぞれオンまたはオフすることで孔５６を通過す
るトナー粒子の集合の飛翔方向を変えることにより、１
つの孔５６で２つまたは３つのドットを打ち分ける制御
（いわゆるドット・デフレクション・コントロール）を
行う記録装置にも本発明を適用することができる。
【００３０】さらにまた、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。
【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】 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５】 （ａ）から（ｃ）は共に、第１電極、第２電
極、背面電極のそれぞれの電位の制御状態を示す図。
【図６】 記録ローラから背面電極に向かっての距離Ｘ
とトナー粒子の飛翔速度の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
２…直接記録装置、８…記録シート（画像保持部材）、
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…孔、５
８ａ…第１電極、５８ｂ…第２電極、６０…制御部。
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 AF70 CA02 CA12 CA24 2H029 AB16 AD03

Claims (5)

    【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、 この背面電極との間に画像保持部材が通過する通路を形
    成するように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孔を有する絶縁
    材料からなる基板と、 この基板において上記孔の周囲に配置され、所定の電圧
    印加により上記保持部材に保持されている上記記録粒子
    を上記背面電極に向けてさらに強力に吸引して飛翔させ
    る第１電極と、 上記基板において上記孔の周囲であって上記第１電極に
    対して上記背面電極側に配置され、所定の電圧印加によ
    り上記孔を通過する記録粒子の集合を電気的反発力によ
    り収束させるか、または、上記孔を通過する記録粒子の
    集合の飛翔方向を変える第２電極と、 上記第１電極に印加された記録粒子飛翔用の電圧をオフ
    するのに対応して、上記第２電極と上記背面電極との間
    の電位差を小さくするように制御する制御部と、を備え
    た直接記録装置。
  2. 【請求項２】 上記第１電極に印加された記録粒子飛翔
    用の電圧をオフするのに対応して、上記第２電極の電位
    を記録粒子の帯電極性と逆極性側にシフトさせることを
    特徴とする請求項１に記載の直接記録装置。
  3. 【請求項３】 上記第１電極に印加された記録粒子飛翔
    用の電圧をオフするのに対応して、上記背面電極の電位
    を記録粒子の帯電極性と同極性側にシフトさせることを
    特徴とする請求項１に記載の直接記録装置。
  4. 【請求項４】 上記第１電極に印加された記録粒子飛翔
    用の電圧をオフするのに対応して、上記第２電極の電位
    を記録粒子の帯電極性と逆極性側にシフトさせると共
    に、上記背面電極の電位を記録粒子の帯電極性と同極性
    側にシフトさせることを特徴とする請求項１に記載の直
    接記録装置。
  5. 【請求項５】 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、 この背面電極との間に画像保持部材が通過する通路を形
    成するように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孔を有する絶縁
    材料からなる基板と、 この基板において上記孔の周囲に配置され、所定の電圧
    印加により上記保持部材に保持されている上記記録粒子
    を上記背面電極に向けてさらに強力に吸引して飛翔させ
    る第１電極と、 この第１電極に印加された記録粒子飛翔用の電圧をオフ
    するのに対応して、上記背面電極の電位を記録粒子の帯
    電極性と同極性側にシフトさせるように制御する制御部
    と、を備えた直接記録装置。
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