JPH03142477A - 静電記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、トナー像を中間転写媒体を介さずに普通紙へ
直接印字可能な静電記録装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

従来、静電記録装置として、マルチスタイラスプリンタ
がよく知られている。このマルチスタイラスプリンタは
、多数の針状電極（スタイラス）を微小間隔に並べて記
録ヘッドを構成し、画像信号に応じて各針状電極に高電
圧を選択的に印加し、用紙上に直接放電を行なって静電
潜像を形成するものである。この様なマルチスタイラス
プリンタでは、針状電極先端と用紙表面との間隔が広い
と、放電電界が広がって形成するドツトが大きくなり、
高解像度の記録画像を得るのが難しい。その為、用紙表
面にギャップ層を設け、そのギャップ層と針状電極を摺
接させるこ）−１こ上ｈｓ爪ｔ「聞沖九譲保している。

然るに、このマルチスタイラスプリンタでは、針状電極
先端に常時用紙が摺接する為、針状電極が摩耗するとい
う欠点を有している。

又、上記マルチスタイラスプリンタでは、通常、用紙上
に電荷を容易且つ安定的に保持できる様に、高電気抵抗
剤を塗布した特殊紙を使用する。しかし、この様な特殊
紙は、表面に電気抵抗剤が塗布されている為、鉛筆やペ
ン等による記入性が悪く、事務用の用紙としては好まし
くない。又、湿度や温度等の環境条件に依っ゛Ｃ変質し
、保存性にも問題がある。

そこで、普通紙を用いることができる静電記録方式とし
て、−旦、中間媒体上にトナー像を形成し、そのトナー
像を普通紙上に転写する方式が多用されている。この方
式の場合、中間媒体を介する転写工程が静電記録装置め
構造を複雑化し、静電記録装置の小型化に不利となる。

〔発明の目的〕 本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
あって、記録ヘッドを摩耗させず、普通紙上に高解像度
の画像を安定して記録可能な簡単な構造の静電記録装置
を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

上記目的は、トナーを表面に担持し該トナーを所定経路
に沿って搬送するトナー搬送体と、前記トナー搬送体の
トナー担持面に対して逆側に回転可能に配設され、周表
面に線状電極を螺旋状に敷設すると共にトナーの帯電極
性と同極性のバイアス電圧を印加した螺旋電極体と、ト
ナーを搬送する前記所定経路と前記螺旋電極体間に配設
した制御電極と、前記トナー搬送体のトナー担持面側に
前記螺旋電極体に対向させて回転可能に配設した円筒電
極と、入力記録情報に応じ、トナーの帯電極性が負の場
合は立下がりパルスを、トナーの帯電極性が正の場合は
立上がりパルスを、前記制御電極に印加するパルス電圧
印加制御手段とを有し、トナーを前記トナー搬送体と前
記円筒電極との間に搬送されてくる用紙上に入力記録情
報に応じ選択的に転移させてトナー記録画像を形成する
ことを特徴とする静電記録装置を提供することにより達
成される。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例について、第１図乃至第８図に基
づき詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例としての静電記録装置の全体
構成を示す模式的断面図で、第２図及び第３図は、夫々
その画像記録工程を示す模式的断面図と斜視図である。

第１図において、工は給紙カセットであり、表面処理さ
れていない普通紙Ｐを積載収納し、機体側方に押脱自在
に設置しである。給紙カセットｌの挿入方向先端部上方
には、給紙ロール１ａが矢印方向に駆動回転可能に配設
しである。給紙ロールｌａの給紙方向イにおける前方に
は、待機ロール対２を配設してあり、給紙ロール１ａに
より繰り出された用紙Ｐの進行を一旦停止させて搬送姿
勢を整えた後、後述する記録ヘッド部Ｗによる記録タイ
ミングと同期をとって再給送する。本例の待機ロール対
２は、上方の口１１、＾＾ｌ＋神し−ｈ　＾−ナー・＋
ｌ聾ｔｅ拉＋１円ロール２　ａ　＋　　２　ｂ間に用紙
を挟持搬送する際に加熱して乾燥する。これにより、後
述する画像記録工程においてトナーの転移効率が向上す
る。尚、ヒーター２ｃは下方のロール２ｂ内に内蔵させ
てもよく、更に両ロール内に内蔵させてもよい。また、
待機ロール対２とは別個に、乾燥用ロール或いは乾燥用
ヒーターを設けてもよい。

待機ロール対２の用紙搬送方向に対して下流側には、除
電ブラシ３を配設しである。除電ブラシ３は、用紙搬送
経路の幅方向略全域に亘って延在させてあり、用紙全域
にその先端を近接あるいは摺接させて帯電電荷を除去す
る。これにより、その帯電電荷による画像記録に際して
の悪影響を防止できる。尚、本例では、用紙の表面（記
録画像が形成される面）に除電ブラシ３を摺接させてい
るが、これに限らず、用紙の裏面或いは両面に摺接させ
てもよい。

而して、除電ブラシ３の下流側には、用紙上に直接トナ
ー記録画像を形成する記録ヘッド部ＷをｉＪ）ｍｌ＋７
＋太ス　月ＬＬ　八−、Ｕ　卯ＩＸｒ　ｒ＋　　粕１０
ｒ　ＰＩ　−４Ｌ　Ａを内包したトナー搬送体６と円筒
電極６とを対向配設してなる。トナー搬送体５は、略円
筒形の非磁性材料から成り、現像容器７内の上部に設置
しである。この場合、トナー搬送体５を、その上部周面
が現像容器７の開ロアａから突出する様に配置しである
。現像容器７内には、本例では摩擦帯電極性が負極性の
一成分高抵抗磁性、トナーｔを収納しである。現像容器
７の開口縁部７ｂは、トナー搬送体Ｓ周表面上を搬送さ
れるトナーの層厚を規制するブレードとして機能する様
に形成しである。

そして、トナー搬送体５の現像容器７から突出した上部
は、可撓性絶縁材料から成るフィルム５ａで形成しであ
る。本例のフィルム５ａは、厚さが数十μｍのポリエチ
レンテレフタレート（ＰＥＴ）を用い、金属や硬質樹脂
等の剛性材料から成るトナー搬送スリーブ５ｂ両端部間
に張設しである。そして、フィルム５ａ表面には、第３
図に示す様に、制御電極８を、Ｃｕ蒸着後にエツチング
処理を施す方法により、トナー搬送体５の軸方向に沿っ
て被着形成しである。制御電極８には、スリット部８ａ
を軸方向に沿ってその略全域に亘り形成しである。この
制御電極８には、記録パルス電源８を接続してあり、図
外の記録制御回路から出力される記録データに応じてパ
ルス電圧が印加される。

第１図に戻って、トナー搬送体５内の上部には、現像ロ
ール４をその上部周面をフィルム５ａ内面に摺接させて
回転自在に配設しである。現像ロール４は、周表面に線
状電極を螺旋状に敷設した円筒形のスクリュ−ポール４
ａ内面に、マグネットロール４ｂを固着して成り、矢印
ａで示す反時計回り方向に駆動回転される。スクリュー
ポール４ａは、第３図に示す様に、周表面に線状電極４
ａｌを所定の間隔を保って螺旋状に敷設して成る。

この線状電極４ａｌに、磁性トナーｔの摩擦帯電極性と
同極性のバイアス電圧を印加するバイアス電源１０を接
続しである。本例では、磁性トナーｔの摩擦帯電極性が
負であるから、負極性のバイアス電圧が線状電極４ａｌ
に印加される。マグネットロール４ｂには、その周方向
に沿って交互にＮ極とＳ極を着磁しである。従って、図
外の駆動モータにより現像ロール４が矢印ａ方向に回転
されると、現像容器７内の磁性トナーｔがトナー搬送体
５の周表面に吸着されつつ逆方向の矢印す方向（時計回
り方向）に搬送される。この際、搬送されるトナーの層
厚が、現像容器７の開口縁部７ｂにより所定の層厚（本
例では約４０μｍ）に規制される。

フィルム５ａを挟んで現像ロール４の上方には、円筒電
極６を回転自在に配設しである。円筒電極６は、例えば
アルジニウム等の金属製スリーブから成り、接地接続し
である。この円筒電極６は、第２図に示す様に、トナー
搬送体５のフィルム５ａを介して現像ロール４のスクリ
ューポール４ａに対し所定の間隙Ｇを保って対向配設し
てあり、矢印Ｃで示す反時計回り方向に駆動回転される
。

本例では、上記間隙Ｇを２５０μｍに設定し、フィルム
５ａの厚さＬＦを４０μｍ１搬送するトナー１ｉｉｌ　
ｔ　、ｔｎＷ’ｃ　ｒ、＋＊開１−どＡ　ｎ　ｕ　ｒｎ
−Ｌ７−ｔ−々２ヒ宝しである。従って、トナー層ｔＬ
表面と円筒電極６表面との間隔Ｇｌは、１７０μｍとな
る。この間隔Ｇ１間を記録用紙Ｐが円筒電極６周面に裏
面を支持されつつ搬送される。この場合、用紙Ｐの厚さ
Ｌｐが９０μＩｎであれば、用紙２表面とトナー層１１
．表面との空間距離Ｇ２は、８０μｍとなる。

この空間距［Ｇ２は、トナーｔが転移する距離であり、
明瞭な記録画像を得る為に厳密に確保することが要求さ
れる。本発明では、円筒電極６がバックアップローラと
しての効果を奏し、用紙Ｐを常に定位置に支持しつつ円
滑に搬送し、上記空間距ｉ！！ｉＧ２を安定して高精度
に確保できる構成となっている。

円筒電極６の周面が現像ロール４周面に間隙Ｇを保って
最近接する電極対向部Ｆにおいては、画像の記録と現像
が同時に実施され、トナー記録画像が用紙Ｐ上に形成さ
れる。即ち、後述する様に制御電極８の電位に応じスリ
ット部８ａを通じてスクリューポール４ａから円筒電極
６に延びる電界が撰枳的りこ恥傅索釣−ト十−場：学汰
只実面２ア述って搬送されてくる磁性トナーｔがその電
界力により円筒電極６側へ選択的に転移し、待機ロール
対２によりタイミングを測って電極対向部Ｆの間隔Ｇ中
に給送されて来る用紙Ｐ上に記録画像がトナー像で形成
される。

第１図に戻って、記録ヘッド部Ｗの下流側には、エアー
サクシロン方式の搬送ベルト１１が水平方向に張設され
ており、画像記録を終えた用紙の裏面を吸引しつつその
前方に設けられている定着器１２に向けて搬送する。定
着器１２は加熱ロール１２ａと圧接ロール１２ｂから成
り、両ロール間に用紙を挟持し搬送する際に熱定着する
。定着を終えた用紙は、排出口１３から画像面を下にし
たフェイスダウン状態で排紙トレイ１４上に排出積載さ
れる。

以上の如く、本例の静電記録装置においては、用紙の給
紙から排紙に至る全用紙搬送経路が略ストレート状に形
成されている為、通紙動作が全般的に滑らかであり、印
字不良やジャム等の通紙不良が発生し難い。又、ページ
揃えが不要で記録装置にとって好ましいフェイスダウン
排紙状態を上述のストレート通紙経路で得ることができ
るという利点も備えている。

ここで、上述の静電記録装置による記録動作について説
明する。

第４図は電極対向部Ｆにおける電界形成状態を模式的に
示した説明図で、第５図はその電極対向部Ｆの一部を示
す模式的平面図である。第５図で、制御電極８中のスリ
ット部８ａとスクリュ−ボール４ａ周表面の線状電極４
ａｌとの交点に、記録画像の１ドツトに対応する電界Ｅ
が形成される。

この場合、電界Ｅの形成状態が、制御電極８へ印加する
記録パルス電圧の高低に応じ、第４図に示す様にスクリ
ューボール４ａからスリット部８ａを通り円筒電極６に
亘って形成される場合（以下、電界オン状態と言う）と
、スクリューポール４ａと制御電極８間のみに形成され
て円筒電極６まで延びない場合（以下、電界オフ状態と
言う）とに変化する。電界オン状態の場合に、第２図に
示す様に、トナーｔが電界に沿ってトナー搬送体５表面
から円筒電極ｅ側に転移し、用紙Ｐ上に黒の１ドツトが
形成される。又、現像ロール４が第１図で矢印ａ方向（
反時計回り方向）に回転すると、線状電極４ａｌは、第
５図で矢印ｄ方向（主走査方向）に平行移動する。その
結果、ドツト形成電界Ｅも現像ロール４の回転と共に主
走査方向ｄに移動する。従って、円筒電極６及び現像ロ
ール４を夫々時計回り方向に所定速度で駆動回転し、つ
つ制御電極８に印加する記録パルス電圧を記録情報に応
じて制御することにより、待機ロール対２及び円筒電極
６の回転と共に給送されて来る用紙Ｐ上に記録情報に応
じたトナー記録画像が形成される。

本例では、現像剤として、電位勾配とは逆方向に移動す
る（高電位側へ移動する）摩擦帯電極性が９負９の磁性
トナーを用いる。従って、円筒電極６の電位をスクリュ
ーポール４ａの電位より高く設定すれば、′負′の磁性
トナーをスクリューボール４ａ側から円筒電極８側へ転
移させ、用紙Ｐ上に黒ドツトを形成することができる。

これに対して、画電極４ａ、６の間に位置する制御電極
８の電位が円筒電極６の電位より高い場合は、制御電極
８と円筒電極６間の電位勾配が制御電極８とスクリュ−
ボール４ａ間の電位勾配とは逆勾配になる為、制御電極
８に向けて電気力線が集中する。その結果、第４図に示
す様な円筒電極６からスクリュ−ボール４ａ間に亘って
電気力線ＥＬが延びるオン状態の電界を形成することが
できなくなる。即ち、制御電極８がオン状態電界を遮断
する（シャッタ効果）ような状態（オフ状態電界）とな
る。この状態下においては、トナーがスクリューボール
４ａ側のフィルム５ａ表面から円筒電極ｅ側へ転移せず
、用紙上に記録画像が形成されない。

第６図は、本例の画像記録工程における各電極への電圧
印加動作を示すタイミングチャート図である。本例では
、円筒電極６の電位（Ａ）を接地電位とし、スクリュー
ポール４ａに印加するバイアス電圧（Ｃ）を、−８００
Ｖに設定する。そして、制御電極８には、記録パルス電
圧（Ｂ）、！−：Ｌテ、高レベルが＋２００Ｖで低レベ
ルがＯｖのパルス電圧を、記録情報に応じて０ＵＴＹ５
０％で印加する。これにより、記録パルス電圧（Ｂ）が
立下がり状態の低電圧レベル領域（オン領域）において
のみオン状態の電界が形成され、黒のｌドツトが用紙２
表面に記録情報に応じて選択的に形成される。

上記記録動作において、記録パルス電圧（Ｂ）の印加開
始時点ＴＩをバイアス電圧（Ｃ）の印加時点Ｔ２より早
い時点に設定し、印加終了時点Ｔ４をバイアス電圧（Ｃ
）の印加終了時点Ｔ３より遅い時点に設定する。これは
、記録動作開始時と終了時において、不用意にオン状態
の電界を形成してトナーを転移させ、黒ドツトを誤って
形成する不都合を防止する為である。尚、図中、Ｔｗｏ
は画像記録情報をビット単位に書き込む為の書込み周期
であり、Ｐｗはその周期内の実書込み時間である。

以上の様に、制御電極に印加する電圧を２００Ｖ程度の
小さい変動幅で制御することで、トナーを転移させる為
に必要な強電界を自在に形成することができる。即ち、
トナーの転移を自在に制御できる電界シャッタ効果を、
定常的な高電圧印加の下での低電圧駆動制御で鋭敏に発
揮させることができ、記録画像を効率良く形成すること
が可能となる。

次に、本発明の他の実施例について、第７図に基づき説
明する。

第７図は、制御電極体１５中のスリット部１５ａとスク
リューポール１６の線状電極１６ａとの関係を、スクリ
ューポール１６を展開して示した説明図である。本例で
は、制御電極体ＩＳを多数の制御電極（不図示）を並設
して形成し、各制御電極にスリット部１５ａを夫々穿設
しである。そして、これら各スリット部１５ａを主走査
方向（スクリューポール軸方向）ｄに沿って二列の千鳥
格子状に配列し、各制御電極を時分割駆動制御する構成
となっている。この場合、各スリット部１５ａを、主走
査方向ｄに対して後端側が副走査方向ｅに若干進む様に
傾けてあり、これにより記録画像の副走査方向における
ズレを修正している。

この様に多数の制御電極（スリット部Ｌ５ａ）を設ける
と、それらに記録情報に応じて前述したパルス電圧を印
加する為の駆動制御回路が複雑化するが、記録速度が大
幅にアップするという利点が得られる。

尚、本発明は、上記の特定の実施例に限定されるべきも
のでなく、本発明の技術的範囲において種々の変形が可
能であることは勿論である。

例えば、円筒電極、制御電極及び螺旋電極体に夫々印加
する電圧の極性や大きさは、上記実施例の組合わせに限
らず、オン状態電界を記録情報に応じて形成できる相関
関係を満たす条件の下で種々の組合わせが可能である。

第８図のタイミングチャート図は、摩擦帯電極性が”正
ゝのトナーを使用し、円筒電極は接地せずに＋２００Ｖ
の正極性バイアス電圧（Ａ）を定常印加し、線状電極に
＋５ｏｏｖの正極性高パルス電圧（Ｃ）を定常印加する
場合の各電圧の印加動作を示している。この場合、記録
パルス電圧（Ｂ）が立上がり状態の高電圧レベル領域に
おいてオン状態の電界が形成され、黒ドツトが用紙上に
形成される。

又、第１図に示した実施例においてマグネットロール４
ｂを固定設置し、トナー搬送体５を時計回り方向へ回転
させてもよい。この場合、制御電極８をトナー搬送体５
とスクリュ−ポール４ａ間に固定設置すればよい。更に
、現像剤は磁性トナーに限らず、非磁性−成分現像剤や
二成分現像剤等の種々の現像剤を使用可能である。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した様に、本発明によれば、電極対向
部に制御電極を設けて成る記録ヘッド部に用紙を給送し
、その電極対向部にトナーの帯電極性と同極性の高バイ
アス電圧を定常印加した状態で制御電極を記録情報に応
じて低電圧駆動制御することにより、高解像度の記録画
像を低電圧により安定的に効率よく用紙上に形成するこ
とができる。この場合、記録ヘッド部に給送した用紙上
にトナー像の記録画像を直接形成する非接触記録方式で
あるから、転写工程部が不要となって静電記録装置の小
型軽量化を促進すると共に電極等の記録部材を摩耗させ
ず、普通紙上に良好な記録画像を安定して形成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての静電記録装置の全体
構成を示す模式図、第２図は上記静電記録装置の画像記
録部を示す模式的断面図、第３図は上記画像記録部を示
す斜視図、第４図は画像記録動作を示す模式的説明図、
第５図は上記画像記録部を示す模式的平面図、第６図は
上記画像記録部による画像記録動作における電圧制御方
法を示すタイミングチャート図、第７図は本発明の他の
実施例としての画像記録部を展開して示した平面図、第
８図は本発明に係わる電圧制御方法の他の実施例を示す
タイミングチャート図である。 ４・・・現像ロール ４ａ、１８・・・スクリューポール ４ａｌ、１８ａ・・・線状電極 ５・・・トナー搬送体 ５ａ・・・フィルム ８・・・円筒電極 ８・・・制御電極 ８ａ、１５ａ・・・スリット部 ９・・・記録パルス電源 １０・・・バイアス電源 １５・・・制御電極体 Ｅ・・・ドツト形成電界 Ｆ・・・電極対向部 ｔ・・・磁性トナー Ｐ・・・用紙（普通紙） Ｗ・・・記録ヘッド部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナーを表面に担持し該トナーを所定経路に沿っ
   て搬送するトナー搬送体と、前記トナー搬送体のトナー
   担持面に対して逆側に回転可能に配設され、周表面に線
   状電極を螺旋状に敷設すると共にトナーの帯電極性と同
   極性のバイアス電圧を印加した螺旋電極体と、トナーを
   搬送する前記所定経路と前記螺旋電極体間に配設した制
   御電極と、前記トナー搬送体のトナー担持面側に前記螺
   旋電極体に対向させて回転可能に配設した円筒電極と、
   入力記録情報に応じ、トナーの帯電極性が負の場合は立
   下がりパルスを、トナーの帯電極性が正の場合は立上が
   りパルスを、前記制御電極に印加するパルス電圧印加制
   御手段とを有し、トナーを前記トナー搬送体と前記円筒
   電極との間に搬送されてくる用紙上に入力記録情報に応
   じ選択的に転移させてトナー記録画像を形成することを
   特徴とする静電記録装置。
2. （２）前記円筒電極を接地した請求項１記載の静電記録
   装置。