JPH06118740A - 静電記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トナークラウドによるイオンヘッド周辺部や
機内の汚染が発生しない静電記録装置。 【構成】 変調イオン供給手段６の外部壁面と電界印加
手段３１に接続された壁面電極３０とにより空気流路４
０が構成され、供給手段６の出口開口部から出た空気流
６０は、出口近傍の固体壁面である供給手段６の外部壁
面に沿って流れる壁面噴流を形成する。この空気流６０
は、供給手段６の外部壁面に沿って流れ、空気流路４０
へと流れ込む。現像剤担持体上から離脱した現像剤は供
給手段６と現像剤担持体との間に印加された電界により
供給手段６方向へと移動し、トナークラウド５０となる
が、空気流６０に乗って空気流通路４０内部へと流れ込
み、内部に印加された電界によって静電的に流路４０内
部壁面に吸着され、外部へ飛散することはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電記録装置に関し、
特に、帯電された現像剤の薄層上にイオン流変調手段に
より画像信号に応じた潜像を形成する静電記録装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の静電記録方法に関する技
術としては、特願昭６１−２５１６６号に開示されたも
のがある。この静電記録装置は、一様に帯電された現像
剤の薄層にイオン流を変調して画像を書き込むことによ
り、現像剤の帯電性を変化させて画像情報に対応した潜
像を形成するものである。また、特開昭６１−１６９８
５３号のものにおいては、現像剤内の潜像を背面電極に
より記録紙上に転写する構成をとっている。

【０００３】これらの静電記録装置の特徴は、レーザー
やＬＥＤ等の光により感光体に静電潜像を形成する方式
と異なり、直接現像剤の薄層に静電潜像を形成するの
で、感光体が不要となり、小型で簡易な粉体マーキング
技術を実現できるところにある。

【０００４】従来、これらの静電記録装置では、変調イ
オン供給手段（以下、イオンヘッドと呼ぶ。）と現像剤
層が近接して配置されているため、現像剤（以下、トナ
ーと呼ぶ。）によるイオンヘッドあるいは機内の汚染
（以下、トナークラウドと呼ぶ。）が発生する場合があ
る。

【０００５】これらの静電記録装置において、トナーク
ラウドの発生を低減させる従来技術としては、特開平３
−９６３６２号に開示されているように、空気流支援型
のイオンヘッドから発生するイオン流と空気流の方向を
別々に制御して、空気流によるトナーの吹き飛ばしを防
ぐ手段が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法においても、空気流以外の原因で発生するトナークラ
ウドによる汚染には完全に対処できていない。空気流以
外のトナークラウドの原因としては、例えば、イオンヘ
ッドとトナー担持体ロールとの間に印加された電界が原
因している場合や、トナー担持体ロールの回転による機
械的振動が原因している場合が挙げられる。

【０００７】電界が原因するトナークラウドの例として
は、次のような場合がある。従来技術においては、図１
０の装置の概略図に示すように、イオンヘッド６からの
イオン取出量を増加させる目的で、トナー担持体４とイ
オンヘッド６との間に直流電圧１４を印加し、トナー担
持体４とイオンヘッド６の間に電界を形成させている。
例えば、トナーの帯電極性が負で、画像を書き込むイオ
ンの極性が正である時、正イオンは、電界から受ける静
電気力によってイオンヘッド６からトナー担持体４の方
向へ移動する。通常の場合、トナー２は、トナー２自身
の持つ帯電電荷による静電的付着力と、ファンデルワー
ルス力等による非静電的付着力とによってトナー担持体
４表面に保持されていて、容易に担持体４の表面から離
脱することはない。しかし、一部のトナー粒子は、担持
体４や他のトナー粒子との接触面積が小さく、付着力に
対し電界から受ける静電気力が打ち勝って、担持体４の
表面から離脱するものが出てくる場合がある。電界によ
り離脱したトナー粒子は、図１１の説明図に点線矢印で
示すように、イオンヘッド６側へ移動するが、イオンヘ
ッド６出口からの空気流６０に乗ってイオンヘッド６周
辺部や機内へと飛散し、トナークラウド５０による機内
汚染が生じることになる。

【０００８】また、トナー担持体ロール４の回転による
振動や、その端部のシール部の不良が原因してトナーが
こぼれ、上述した例と同様にトナークラウドが発生する
こともある。この場合にも、トナー担持体ロール４から
離脱したトナーは、電界により静電気力を受けてイオン
ヘッド側へ移動し、空気流６０に乗ってトナーの機内飛
散を起こすことになる。この状態を放置しておくと、機
械駆動部へのトナー固着に原因するトラブルによる印字
画像品質の低下等の重大な問題が発生することとなる。

【０００９】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、従来技術では対処しきれなか
った空気流によるトナーの機内飛散を防止し、トナーク
ラウドによるイオンヘッド周辺部や機内の汚染が発生し
ない静電記録装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の静電記録装置は、帯電された現像剤の薄層をその表
面に担持する現像剤担持体と、イオン源と該イオン源の
上流に設けられた圧縮空気供給手段とによってイオン流
を発生させ、画像信号に応じて前記イオン流を変調する
ことにより形成されたイオン流を前記現像剤担持体上の
現像剤薄層に向けて供給する変調イオン供給手段と、前
記現像剤担持体上の現像剤を選択的に記録媒体に転写さ
せる転写手段とを具備する静電記録装置において、前記
変調イオン供給手段のイオン出口開口部から該変調イオ
ン供給手段の外部壁面に沿う壁面噴流を形成し、該変調
イオン供給手段の外部壁面の壁面噴流下流側に空気流路
を設けると共に、該空気流路の内部に電界を印加する電
界印加手段を設けたことを特徴とするものである。

【００１１】この場合、変調イオン供給手段の外部壁面
として、イオン流を変調する電極により構成してもよ
く、また、その電極とは別体の部材により構成してもよ
い。

【００１２】さらに、空気流路の入口に案内板を設けて
もよく、空気流路内面に多数の突起物を設けてもよく、
空気流路に吸引手段を設けてもよい。さらに、空気流路
を構成する壁面の一部が記録媒体の案内板を兼ねるよう
にすることもできる。

【００１３】

【作用】本発明の静電記録装置の動作を図２を参照にし
て説明すると、空気流路４０は、変調イオン供給手段６
の外部壁面と、電界印加手段３１に接続された壁面電極
３０とにより構成されている。

【００１４】変調イオン供給手段６の出口開口部から出
た空気流６０は、出口近傍の固体壁面である変調イオン
供給手段６の外部壁面の存在により、その壁面に沿って
流れる壁面噴流を形成する。この空気流は、変調イオン
供給手段６の外部壁面に沿って流れ、上記空気流路４０
へと流れ込む。

【００１５】一方、画像信号に応じて変調されたイオン
流は、制御電極８と対向電極２０からなるイオン流変調
手段と現像剤担持体との間に印加された電界により、現
像剤担持体側へ移動し、現像剤の薄層内に画像信号に応
じた静電潜像を形成する。

【００１６】この際、電界あるいは機械的な振動やこぼ
れによって現像剤担持体上から離脱した現像剤は変調イ
オン供給手段６と現像剤担持体との間に印加された電界
により変調イオン供給手段６方向へと移動し、トナーク
ラウド５０となる。

【００１７】発生したトナークラウド５０は、上記空気
流６０に乗って空気流通路４０内部へと流れ込むが、内
部に印加された電界によって静電的に流路４０内部壁面
に吸着され、流路４０出口より外部へ飛散することはな
い。

【００１８】

【実施例】実施例の説明に先立って、本発明において重
要な物理現象である壁面噴流について説明する。流体が
ノズルから速度のより小さい周囲流体中へと流出する噴
流現象の中で、固体壁面に沿って流出するものを壁面噴
流と呼ぶ。噴流の近傍に固体壁面が存在すると、壁面の
方向へ流れが曲がり（コアンダ効果）、壁面に付着して
流れる現象が見られる。この壁面噴流は、流体力学にお
いてはよく知られた基本的現象であり、例えば、日本機
械学会編の機械工学便覧（Ａ５流体力学）等に詳述され
ている。

【００１９】本発明においては、圧縮空気供給手段を用
いた変調イオン供給手段において、イオン流出口開口部
近傍に壁面噴流を形成することを必要条件とする。した
がって、変調イオン供給手段は、出口開口部近傍に固体
壁面を持ち、開口部からの空気流が壁面に沿って流れる
ものであり、かつ、外部壁面に導電性の層を有していれ
ば、その材質、形状はいかなるものであってもよい。例
えば、材質としては、アルミニウム、ステンレス等の金
属、あるいは、アクリル樹脂の表面にアルミニウムの導
電層を設けたもの、アルミニウムの表面にポリイミド等
の樹脂層を積層してなるもの等が利用できる。また、例
えば、壁面の形状は、空気流の吹き出し方向に対し３０
度の角度に傾斜した平面、空気流吹き出し方向に対して
１０度ずつ段階的に下流側で角度が変わる平面、あるい
は、円弧状の断面を持つ曲面等が利用できる。

【００２０】さらに、本発明による空気流路は、その一
方の壁面を変調イオン供給手段の外部壁面とし、これ対
向する壁面は、導電性の層を有していれば、材質、形状
はいかなるものであってもよい。材質としては、例え
ば、上記した変調イオン供給手段と同様に、アルミニウ
ム等の金属や、導電層を有する樹脂等が利用できる。

【００２１】さらに、本発明による空気流路の形状とし
ては、変調イオン供給手段の出口開口部の下流におい
て、その空気流を通過させることができれば、その断面
形状及び内部壁面の表面はいかなるものであってもよ
い。例えば、滑らかな流路内部表面を持った流路や、細
かい凹凸があってもよい。さらには、流路内部に導電性
や絶縁性の繊維や樹脂を張り付けたものであってもよ
い。

【００２２】さらに、本発明による空気流路内部に電界
を印加する電界印加手段は、変調イオン供給手段外部壁
面と、これと対向する流路壁面との間に電位差を生じさ
せるものであれば、いかなるものであってもよい。例え
ば、蓄電池やスイッチング電源が利用できるが、機内に
電界を印加する他の手段と機能を共有してもよい。

【００２３】以下、最初に、本発明の静電記録装置の全
体の構成を図１の概略構成図を参照にして説明する。図
中、４は、円筒型もしくは無端ベルト状の現像剤担持体
であり、導電性の部材あるいは導電性の基体表面に誘電
体層を設けたものから形成されている。現像剤担持体４
上に供給された現像剤２は、現像剤担持体４の回転ある
いは移動によって搬送され、表面に接触して配置された
層形成部材５によって電荷が付与されると共に、均一な
現像剤の薄層が現像剤担持体４上に形成される。

【００２４】上記現像剤２は、現像剤担持体４上に担持
されるものであれば一成分系、二成分系の何れであって
もさしつかえなく、また、磁性、非磁性の何れであって
もよい。現像剤が一成分系のときは、補助ロール３等に
より直接現像剤担持体４に供給し、現像剤担持体４上の
現像剤に接触して摩擦帯電電荷を付与する方式の層形成
手段によって現像剤薄層を形成する。また、二成分系の
現像剤を用いる場合は、電子写真用の二成分現像器の現
像ロールと現像剤担持体４とを対向させ、両者の間にバ
イアス電圧を印加して現像剤を現像剤担持体４上に均一
に現像させる等の方法によって、現像剤担持体４上に帯
電された現像剤の薄層を形成する。

【００２５】このようにして得られた現像剤２の薄層に
対して、変調イオン供給手段６により画像信号に対応し
て静電潜像を形成する。

【００２６】変調イオン供給手段６は、高圧電圧１３を
印加したコロナ放電器等のイオン源７を持ち、圧縮空気
供給源１１によって空気流を供給して、イオン流制御部
へイオンを搬送する構成になっている。

【００２７】イオン流の制御部は、絶縁基板９上に形成
された制御電極群８と、対向電極２０によって構成され
ている。制御電極８と対向電極２０とは、絶縁スペーサ
１０によって所定の間隙に設定されている。制御電極８
には画像信号に応じて電位の変化する信号電源１２が接
続されており、対向電極２０との間の電界を制御するこ
とにより、イオン流をせき止めたり通過させて、画像信
号に応じてイオン流を変調する。

【００２８】この変調イオン供給手段６により変調され
たイオン流は、電源１４によって形成された電界によっ
て現像剤担持体４上の現像剤層へと移動し、現像剤の薄
層上に静電潜像を形成する。形成された静電潜像は、現
像剤担持体４の回転により転写部へと搬送される。

【００２９】転写電極１７は、記録紙１８を介して現像
剤担持体４と対向し、電源１６より印加された電界によ
り、現像剤担持体４上に形成された静電潜像部分の現像
剤を選択的に用紙１８上に転写して画像を顕示化する。

【００３０】また、転写部で転写されずに現像剤担持体
４上に残った現像剤は、現像剤担持体４の回転によって
ホッパー１の内部へ回収され、新しい現像剤が供給され
た後、再び薄層が形成されて記録に使用される。

【００３１】以下、このような全体構成の下に、本発明
のいくつかの実施例について説明する。 （実施例１）本発明の第１実施例を図１に従って説明す
る。現像剤担持体４は導電性を有するアルミニウム製円
筒からなり、この現像剤担持体４には、層形成部材５の
他に、現像剤２を補給するために設けられた補助ロール
３が回転可能に配設されている。上記層形成部材５は、
装置の固定部（図示せず）に一端が固定された弾性支持
材と、もう一方の端部に装着されたシリコンゴム製の部
材とで構成されている。

【００３２】変調イオン供給手段６は、空気の流入口と
流出口とを連通する通路の一部にチャンバーを有する放
電シールドと、この放電シールド内に張設されるイオン
源である放電ワイヤー７とで構成されている。シールド
内に空気流を供給する手段として、遠心ファン１１が変
調イオン供給手段６の空気の流入口に接続されており、
チャンバー内部の空気圧力が１００ｍｍＨ₂ Ｏになるよ
うに空気を供給する。放電部の放電ワイヤー７と放電シ
ールドの間には直流電源１３が接続されて＋３．４ｋＶ
が印加されており、プラスのコロナ放電を行うと共に、
正イオンを発生させるようになっている。また、通路の
出口開口部には、厚さ１５０μｍの絶縁スペーサ１０を
介して、イオン流変調用制御電極８を有する絶縁性基板
９が配設されると共に、制御電極８に制御用の信号電源
１２が接続されて２０Ｖの電圧でイオン流を画像信号に
応じて変調する。

【００３３】変調イオン供給手段６と現像剤担持体４と
は１ｍｍの距離に保持されており、電源１４によって現
像剤担持体４を変調イオン供給手段６に対し−１ｋＶに
保っている。

【００３４】変調イオン供給手段６はアルミニウム製
で、その外部壁面は出口開口部の空気流の方向に対して
３０度の角度に設定された幅１０ｍｍの平面になってい
る。

【００３５】この実施例の空気流路を示す図３に示すよ
うに、この壁面の下流には、さらに６０度の角度をつけ
て空気流流路４０が設けられている。空気流流路４０の
壁面電極３０は厚さ１ｍｍのアルミニム板からなり、電
源３１により変調イオン供給手段６の外部壁面との電位
差を５００Ｖに保っている。空気流流路４０の間隙は３
ｍｍで、流路の流れ方向の長さは６０ｍｍである。さら
に、変調イオン供給手段６の長手方向の長さは２２０ｍ
ｍであり、図示しない両端は、アクリル樹脂によるスペ
ーサで流路４０の側端部を構成している。

【００３６】本実施例により印字を行ったことろ、変調
イオン供給手段６外部壁面に沿って壁面噴流が形成さ
れ、流路４０内部での圧力損失もほとんどなく、空気流
６０はスムーズに流路４０内部を通過した。さらに、出
力された画像は良好であり、発生したトナークラウドは
全て流路４０内部の壁面に捕集され、流路４０の出口か
ら下流側へのトナー飛散は発生しなかった。

【００３７】（実施例２）図４は、本発明による第２実
施例の流路の概略を示すものである。第１の実施例と共
通の機構部分についての説明は省略する。

【００３８】本実施例では、変調イオン供給手段６の外
部壁面３２を、対向電極２０と別体に構成しており、こ
れにより加工性に柔軟性を確保している。そして、その
外部壁面３２を半径１０ｍｍの円筒曲面で構成してい
る。これ以外の構成は実施例１と同じである。

【００３９】本実施列では、壁面噴流をスモークにより
可視化して第１実施例と比較したところ、流れはさらに
壁面近傍よりに安定して形成されていた。第１実施例で
は、流路内に捕集されたトナーの大部分は流路４０の内
部の流れ方向の入口部分から中央までの間に付着されて
いたが、本実施例では、流路入口付近への付着がさらに
多かった。これは、第１実施例での流路入口部分の角度
が６０度だったのに対し、本実施例では曲面を利用した
ことにより、流路入口部分での流れの乱れが少なかった
ことに起因している。

【００４０】（実施例３）図５は、本発明による第３実
施例の流路の概略を示すものである。第１の実施例と共
通の機構部分についての説明は省略する。

【００４１】本実施例では、第１実施例の流路４０の入
口に厚さ０．１ｍｍの樹脂製マイラーを案内板３３とし
て取り付けたものである。案内板３３の流路入口部から
の突き出し量は３ｍｍで、さらにその先に、幅２０ｍｍ
の部分を角度４５度に曲げ、記録紙１８の表面まで達す
るようにしている。これにより、現像剤担持体４の近傍
の空気流６０全てを流路４０内部に導くことができ、実
施例１では記録紙１８の表面へわずかにこぼれていたト
ナーも全て捕集することができた。

【００４２】（実施例４）図６は、本発明による第４実
施例の流路の概略を示すものである。第１の実施例と共
通の機構部分についての説明は省略する。

【００４３】本実施例では、第１実施例の流路４０の内
部表面に多数の突起３４を設けたものである。突起３４
の高さは０．２ｍｍで、変調イオン供給手段６の外郭と
壁面３０をアルミニウムの引き抜き材で構成した。この
突起３４により、流路４０の内部表面積が増し、トナー
の吸着総量を第１実施側より多くできた。また、流路４
０壁面での空気の摩擦により流路４０内部を通り抜ける
空気に乱れが起こらず、全て流路４０出口から排出され
た。

【００４４】（実施例５）図７は、本発明による第５実
施例の流路の概略を示すものである。第１の実施例と共
通の機構部分についての説明は省略する。

【００４５】本実施例では、第１実施例の流路４０の内
部表面に多数の絶縁性繊維３５を設けたものである。繊
維３５の長さは１ｍｍである。流路４０内部でのトナー
クラウドの集塵は、静電的な手段と共に、繊維３５との
接触によって行った。これにより、流路４０内部を通過
するトナーは、壁面又は繊維３５との接触機会が増し、
集塵の総量が上がった。なお、流路４０内部を通り抜け
る空気は、この繊維３５によって乱されず、全てスムー
ズに流路４０出口から排出された。

【００４６】（実施例６）図８は、本発明による第６実
施例の流路の概略を示すものである。第１の実施例と共
通の機構部分についての説明は省略する。

【００４７】この実施例では、第１実施例の流路４０の
出口に、軸流ファンによる吸引手段７０を取り付けたも
のである。吸引手段７０により、壁面噴流により搬送さ
れてくるトナークラウド以外に、現像剤担持体４表面か
らこぼれたトナーまで流路４０内で捕集することができ
た。

【００４８】（実施例７）図９は、本発明による第５実
施例の流路の概略を示すものである。第１の実施例と共
通の機構部分についての説明は省略する。

【００４９】本実施例では、壁面電極３０が記録紙１８
の案内板を兼ねるようにしたものである。この場合の壁
面電極３０は厚さ２ｍｍの鋼板製で、記録紙１８と接触
する表面にはテフロン（商品名）テープを貼り付けて記
録紙１８との摩擦を小さくしている。流路４０の幅は、
実施例１と同様に３ｍｍであり、集塵の効果は全く変わ
りなく良好であった。

【００５０】以上、本発明の静電記録装置をいくつかの
実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施
例に限定されず種々の変形が可能である。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の静電記録装置によると、変調イオン供給手段のイオン
出口開口部から変調イオン供給手段の外部壁面に沿う壁
面噴流を形成し、変調イオン供給手段の外部壁面の壁面
噴流下流側に空気流路を設けると共に、その空気流路の
内部に電界を印加する電界印加手段を設けたので、現像
剤担持体上から離脱した現像剤に起因するトナークラウ
ドは、格別の送風、吸引手段を設けなくとも、空気流に
乗って空気流路へと流れ込み、その内部に印加された電
界によって静電的に流路内部壁面に吸着され、流路出口
より外部へ飛散することはなく、イオンヘッドあるいは
機内の汚染が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による静電記録装置の全体の構成を示す
概略構成図である。

【図２】本発明の作用を説明するための図である。

【図３】第１実施例による空気流路の概略構成図であ
る。

【図４】第２実施例による空気流路の概略構成図であ
る。

【図５】第３実施例による空気流路の概略構成図であ
る。

【図６】第４実施例による空気流路の概略構成図であ
る。

【図７】第５実施例による空気流路の概略構成図であ
る。

【図８】第６実施例による空気流路の概略構成図であ
る。

【図９】第７実施例による空気流路の概略構成図であ
る。

【図１０】従来技術による静電記録装置の概略構成図で
ある。

【図１１】トナークラウドの発生過程を説明するための
図である。

【付号の説明】

１…ホッパー、２…現像剤、３…補助ロール、４…現像
剤担持体、５…層形成部材、６…イオンヘッド、７…イ
オン源、８…制御電極、９…絶縁基板、１０…絶縁スペ
ーサ、１１…圧縮空気供給装置、１２…信号電源、１３
…イオン源用高圧電源、１４…電源、１６…転写用電
源、１７…転写電極、１８…記録紙、２０…対向電極、
３０…空気流通路壁面電極、３１…電界印加手段、３２
…外部壁面、３３…流路入口案内板、３４…突起、３５
…繊維、４０…空気流通路、５０…トナークラウド、６
０…空気流、７０…吸引手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木圭一 神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロッ クス株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電された現像剤の薄層をその表面に担
   持する現像剤担持体と、イオン源と該イオン源の上流に
   設けられた圧縮空気供給手段とによってイオン流を発生
   させ、画像信号に応じて前記イオン流を変調することに
   より形成されたイオン流を前記現像剤担持体上の現像剤
   薄層に向けて供給する変調イオン供給手段と、前記現像
   剤担持体上の現像剤を選択的に記録媒体に転写させる転
   写手段とを具備する静電記録装置において、 前記変調イオン供給手段のイオン出口開口部から該変調
   イオン供給手段の外部壁面に沿う壁面噴流を形成し、該
   変調イオン供給手段の外部壁面の壁面噴流下流側に空気
   流路を設けると共に、該空気流路の内部に電界を印加す
   る電界印加手段を設けたことを特徴とする静電記録装
   置。
2. 【請求項２】 前記変調イオン供給手段の外部壁面が、
   イオン流を変調する電極により構成されていることを特
   徴とする請求項１記載の静電記録装置。
3. 【請求項３】 前記変調イオン供給手段の外部壁面が、
   イオン流を変調する電極とは別体の部材により構成され
   ていることを特徴とする請求項１記載の静電記録装置。
4. 【請求項４】 前記空気流路の入口に案内板を設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載の静電記録装置。
5. 【請求項５】 前記空気流路内面に多数の突起物を設け
   たことを特徴とする請求項１記載の静電記録装置。
6. 【請求項６】 前記空気流路に吸引手段を設けたことを
   特徴とする請求項１記載の静電記録装置。
7. 【請求項７】 前記空気流路を構成する壁面の一部が記
   録媒体の案内板を兼ねるようにしたことを特徴とする請
   求項１記載の静電記録装置。