JPH03142478A - 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
接させることにより微小な間隔を確保している。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、鉛筆やベ
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て変質し、
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の
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
の画像を安定して印字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すると共に
周表面に線状電極を螺旋状に敷設した螺旋電極体と、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、トナーの帯電極性が負の場合は立下がり位相パル
スを、トナーの帯電極性が正の場合は立上がり位相パル
スを、入力記録情報中の記録時にのみ前記制御電極に印
加するパルス電圧印加制御手段と、記録時に前記制御電
極の印加電圧と同位相となる様に同期させて前記線状電
極に所定周期でパルス電圧を印加するパルス電圧印加手
段とを有し、前記トナー搬送体上の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、１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、機体側方に挿脱自在
に設置しである。給紙カセット１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１ａ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、上方のロール２ａ内にヒーター２ｃを内蔵し、転
接する両ロール２ａ、２ｂ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２
ｃ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を設置しである。

記録ヘッド部Ｗは、現像ロール４を内包したトナー搬送
体５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５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９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、一定周期の矩形波高電圧パルス
を印加する定周期パルス電源１０を接続しである。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
アルミ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６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搬送するトナー層ｔＬの厚
さＬｔを同じ＜４０μｍ１に夫々設定しである。従って
、トナー層１Ｌ表面と円筒電極８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９０μｍであれば、用紙２表面と
トナー層ｔＬ表面との空間距離Ｇ２は、８０μｍとなる
。

この空間距離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、上記空間距離Ｇ２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上に印字さ
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に延びる電界が選択的に形成され、トナー搬送体５表
面に沿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−ポール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
ューポール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
、スクリューボール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６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′負′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
ーボール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ポール４ａ側から円筒電極６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、８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−
ポール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−ポール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ポール
４ａ側のフィルム５８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。

然るに、上述の電界状態のオン・オフ切換えを、制御電
極８の印加電圧を切換えるだけで区切り良く高速度に実
施することは難しい。特に、安定した記録制御を行なう
為に制御電極８に対する印加電圧の変動幅を小さく設定
した場合に、電界状態の高速度切換えがより困難となる
。この場合、記録画像を構成する黒ドツトの輪郭が不明
瞭となり、画像がシャープに形成されない。そこで本発
明では、スクリューポール４ａの印加電圧も制御電極８
と同時に切換え、双方の相乗効果により電界状態の高速
度切換えを達成することを企図する。

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に印加する定周期パルス電圧（Ｃ）を、電位
がＯＶと一８００Ｖの間で一定周期Ｔｐで変化するパル
ス電圧とする。

そして、制御電極８には、記録パルス電圧（Ｂ）として
、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ＤＵＴＹ５０％で印加する。この
場合、記録パルス電圧（Ｂ）が低レベルの時（立下がり
時）には定周期パルス電圧（Ｃ）も低レベルとなる様に
、各パルス電圧（Ｂ）（Ｃ）の印加タイミングを設定す
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（オン領域とする）においてのみ、
上述したオン状態の電界が形成される。又、記録パルス
電圧ＣＢ）がオン領域に切り換わると同時に、定周期パ
ルス電圧（Ｃ）も低レベルの一８００Ｖに切り換わるか
ら、電界もオフ状態からオン状態に区切り良く迅速に切
り換わる。この様にして、記録情報に応じ黒の１ドツト
が用紙２表面に極めてシャープに形成される。

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を定周期パルス電圧（Ｃ）の印加時点Ｔ２よ
り早い時点に設定し、印加終了時点Ｔ４を定周期パルス
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。又、Ｐｌｗは、制御電極８に印加する記録パルス電
圧（Ｂ）のオン領域（立下がりパルス領域）に対応させ
て、それと同位相の立下がりパルスを印加する時間であ
る。このＰ′、に対して上記Ｐｗを変化させれば、黒ド
ツトの濃度を調節することができる。従って、得ようと
する画像階調度に応じて上記Ｐｗを変化させることによ
り、階調制御された記録画像を形成することも可能であ
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、
一定周期のパルス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、明瞭な記録画像を効率良
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ｌｅａとの説明図である。

本例では、制御電極体１５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（スクリューボール軸方向）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１５ａ）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、円筒電極を接地しないで正
極性のバイアス電圧を印加する場合の各電圧の組合わせ
構成を示している。この場合、記録パルス電圧（Ｂ）及
び定周期パルス電圧（Ｃ）が共に立上がった状態のオン
領域においてオン状態の電界が鋭敏に形成され、黒ドツ
トが用紙上に明瞭に形成される。

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
同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、その電極対向部に一定周期の高パルス電圧を印加し
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、シャープなドツトから成る高解像度の記
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、１ｅ・・・スクリューポール ４　ａＬ　　１８　ａ・・・線状電極 ５・・・トナー搬送体 ５ａ・・・フィルム ６・・・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・・・定周期パルス電源 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 枇シヒ山欝査１ＪｑＪノ、−萱↓Ｗ鯉鯵比＝ＦＡ士↓第
２図 肩５図 第６［２

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すると共に周表面
   に線状電極を螺旋状に敷設した螺旋電極体と、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、
   トナーの帯電極性が負の場合は立下がり位相パルスを、
   トナーの帯電極性が正の場合は立上がり位相パルスを、
   入力記録情報中の記録時にのみ前記制御電極に印加する
   パルス電圧印加制御手段と、記録時に前記制御電極の印
   加電圧と同位相となる様に同期させて前記線状電極に所
   定周期でパルス電圧を印加するパルス電圧印加手段とを
   有し、前記トナー搬送体上の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。