JPH06316104A - 静電記録装置 - Google Patents

静電記録装置

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JPH06316104A
JPH06316104A JP10537193A JP10537193A JPH06316104A JP H06316104 A JPH06316104 A JP H06316104A JP 10537193 A JP10537193 A JP 10537193A JP 10537193 A JP10537193 A JP 10537193A JP H06316104 A JPH06316104 A JP H06316104A
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ion
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carrier
recording
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JP10537193A
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English (en)
Inventor
Yasushi Suwabe
恭史 諏訪部
Kensuke Ito
健介 伊藤
Yasuaki Watanabe
靖晃 渡辺
Keiichi Yagi
圭一 八木
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 帯電された現像剤2の薄層をその表面に担持
する現像剤担持体1と、イオン源61と該イオン源の上
流に設けられた圧縮空気供給手段62によってイオン流
を発生させ、そのイオン流を画像信号に応じて変調して
上記現像剤担持体1上の現像剤薄層に向けて供給するイ
オン記録ヘッド6と、その現像剤担持体1上の現像剤を
選択的に記録媒体9に転写させる転写手段7とを具備す
る静電記録装置において、イオン記録ヘッド6のイオン
出口開口部69周辺へのトナー付着を防止できるように
する。 【構成】 上記イオン記録ヘッド6のイオン流出口開口
部69から噴出する空気流を、現像剤担持体1の移動方
向上流側へ向けて排出させた。

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係り、詳
しくは、帯電された現像剤の薄層上に、変調したイオン
流を供給するイオン記録ヘッド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。
【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、特開昭61−25166号公報に開示され
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61−16
9853号公報に開示のものにおいては、現像剤層内の
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。これらの静電記録装置の特徴は、レーザーやLE
D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。
【0003】ところが、これらの静電記録装置では、イ
オン記録ヘッドと現像剤層が近接して配置されているた
め、そのイオン記録ヘッドからイオンと共に排出される
空気流が現像剤(以下、トナーとも称す)の薄層を乱
し、トナーの飛散(いわゆるトナークラウド)を発生さ
せ、イオン記録ヘッドや機内を汚染してしまうという問
題がある。
【0004】このような空気流によるトナー薄層の乱れ
を防止する手段として、本出願人は、空気流支援型のイ
オン記録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、空気流が直接トナー層に吹き付けられな
いようにして、空気流によるトナーの吹き飛ばしを防ぐ
技術を先に提案している(特開平3−96362号公
報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の手段は、空気流
により発生するトナーの吹き飛ばしによる汚染を効果的
に低減できるものの、次のようなイオン記録ヘッドへの
トナー付着が発生するという問題を有している。すなわ
ち、従来の静電記録装置においては、図4に示すように
イオン記録ヘッドaがトナー担持体ロールbに近接して
配置されており、このイオン記録ヘッドaのイオン出口
開口部cから空気流を図中の点線矢印で示すようにトナ
ー担持体ロールbの回転方向下流側へ排出させることに
より、空気流によるトナー担持体b上のトナー層dの乱
れを防止しているが、この空気流の排出方向とは反対側
のイオン記録ヘッド外壁部分eにトナーdが付着すると
いう不具合がある。図4において、hは層形成部材、i
はイオン源、jは圧縮空気供給源、kはイオン変調用制
御電極、lは対向電極、mは転写電極、nは記録紙を示
す。
【0006】このようなイオン記録ヘッド外壁部分への
トナー付着は、主に、イオン記録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ものと推
測される。つまり、従来の静電記録装置においては、イ
オン記録ヘッドaからのイオン取出量を増加させる目的
で、イオン記録ヘッドaとトナー担持体ロールbとの間
にトナーdの帯電極性とは逆極性になるような直流電圧
fを印加し、その両者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
極性が正である場合、図示のような直流電圧が印加さ
れ、その結果、正イオンは、その印加電圧による電界か
ら受ける静電引力によってイオン記録ヘッドaからトナ
ー担持体bの方向へ移動する。トナーdは通常、トナー
自身のも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b上に保持されていて、容易に担持体b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、帯
電電荷量が小さかったり、担持体や他のトナー粒子との
接触面積が小さいことにより、担持体との付着力よりも
電界から受ける静電気力のほうが勝り、担持体bの表面
から離脱してしまう場合がある。このように電界により
離脱したトナー粒子は、図中の矢印gで示すようにイオ
ン記録ヘッドa側へ移動し、そのまま、電界から受ける
静電気力によってイオン出口開口部cの片側外壁面eに
付着するのである。そして、このようなトナーがイオン
記録ヘッド部分に付着して堆積すると、その出口開口部
におけるイオン制御に影響を与えてイオン供給不足など
を引き起こし、良好な潜像形成ができなくなる等の不具
合がある。
【0007】本発明は上記したような問題点を解消する
ためになされたもので、その目的は、イオン記録ヘッド
のイオン出口開口部周辺へのトナー付着を防止できる静
電記録装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】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
圧縮空気供給手段によってイオン流を発生させ、そのイ
オン流を画像信号に応じて変調して上記現像剤担持体上
の現像剤薄層に向けて供給するイオン記録ヘッドと、そ
の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、上記
イオン記録ヘッドのイオン流出口開口部から噴出する空
気流を、現像剤担持体の移動方向上流側へ向けて排出さ
せたことを特徴とするものである。
【0009】上記した技術的手段において、イオン記録
ヘッドのイオン出口開口部から現像剤担持体表面の移動
方向上流側へ向けて空気流を排出させる制御方法は、特
に限定されるものではないが、イオン流出口開口部の担
持体移動方向の上流側近傍に設けた固体壁面を利用する
方法が構成が簡易で低コストで実現できる点で好まし
い。また、その他の制御方法としては、例えば吸引装置
等による吸引作用によって空気の流れを担持体移動方向
の上流側へ強制的に引き込むようにしてもよい。
【0010】上記の固体壁面は、例えば、イオン出口開
口部から見て現像剤担持体の移動方向上流側の記録ヘッ
ド外壁形状が、その開口部からの空気流の吹き出し方向
に対して次第に担持体表面から離れていくように傾斜し
た平面或いは円筒面になるように構成したものであれば
よい。また、このときの固体壁面は、少なくとも導電性
を有するものであればよく、適宜の材質等によって構成
される。このとき、イオン流出口開口部におけるイオン
流路の方向は現像剤担持体の移動方向上流側へ向いてい
る。このイオン流路は、その担持体移動方向の上流側へ
向く流路方向の延長線が担持体表面と接する地点におけ
る担持体表面の鉛直方向に対して15〜75°の角度を
なすように設定すればよい。
【0011】そして、このような固体壁面を利用する制
御方法は、記録ヘッドからの空気流についてその固体壁
面において壁面噴流を形成させることにより、現像剤担
持体の移動方向上流側へ空気流を排出させるものであ
る。
【0012】ここで、上記壁面噴流とは、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
のなかで、固体壁面に沿って流出するものであり、噴流
の近傍に固体壁面が存在すると、その壁面の方向へ流れ
が曲がり(コアンダ効果)、壁面に付着して流れる流体
現象が現れるものである。このような壁面噴流は、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。
【0013】なお、本発明においては、必要に応じて現
像剤担持体の移動方向上流側へ排出する空気流の下流位
置に現像剤回収手段や放電生成物除去手段などを設けて
もよい。
【0014】
【作用】正又は負に一様に帯電された現像剤担持体上の
現像剤の薄層における現像剤粒子のうち、帯電量が比較
的小さい等の理由により担持体との付着力が弱い現像剤
粒子は、例えばイオン記録ヘッドのイオン照射前におい
て、現像剤担持体とイオン記録ヘッドとの間に印加され
る現像剤の帯電極性とは逆極性からなる電圧によって形
成される電界により、担持体表面から離脱してイオン記
録ヘッド方向へ飛翔することがある。
【0015】本発明によれば、このように記録ヘッド方
向へ飛翔する現像剤粒子は、イオン記録ヘッドのイオン
出口開口部から現像剤担持体の移動方向上流側に向けて
排出される空気流によって吹き飛ばされ、記録ヘッドの
イオン出口開口部周辺に吸着されることはない。また、
イオン照射直後において現像剤担持体から離脱するトナ
ーがあっても、同様に、上記の空気流により乗って吹き
飛ばされてイオン出口開口部周辺に吸着されることはな
い。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。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しながら説明する。
図中1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
体層を設けたもので形成されている。そして、この現像
剤担持体1の周囲には、現像剤2を供給する供給手段3
を備えたホッパー4、その担持体表面に接触する層形成
部材5、イオン記録ヘッド6、転写電極7がこの順に配
置されている。
【0017】現像剤担持体1上に供給された現像剤2
は、その担持体1の回転あるいは移動によって搬送さ
れ、層形成部材5によって電荷が付与されるとともに均
一な現像剤の薄層が担持体1上に形成される。
【0018】上記現像剤2は、現像剤担体4上に担持さ
れるものであれば一成分系、二成分系のいずれであって
も差し支えなく、また、磁性、非磁性のいずれであって
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1に供給し、その担持体上の現像
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
ールを現像剤担持体1と対向させ、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上に均一に現像さ
せる等の方法によって、その担持体上に帯電された現像
剤の薄層を形成する。
【0019】このようにして得られた現像剤2の薄層に
は、イオン記録ヘッド6から画像信号に応じて変調され
たイオンが照射されて静電潜像が形成される。
【0020】イオン記録ヘッド6は、電源60から高圧
電圧を印加したコロナ放電器等のイオン源61を有し、
そこで発生させたイオンを圧縮空気供給源62によって
空気流を供給することにより、イオン流変調制御部63
へ搬送するように構成されている。上記イオン源61と
しては、例えば、タングステンワイヤを張架してコロナ
放電を行うものや、セラミック表面の電極により沿面放
電を行うもの等を用いることができる。また、上記圧縮
空気供給源62としては、遠心ファン、軸流ファン等、
1mmH20以上の圧力をもつ圧縮空気流を供給できる
ものであれば特に限定されない。
【0021】イオン流変調制御部63は、絶縁基板64
上に形成された制御電極群65と、対向電極66によっ
て構成されている。制御電極65と対向電極66とは、
絶縁スペーサ67によって所定の間隔に設定されてい
る。そして、制御電極65には画像信号に応じて電位の
変化する信号電源68が接続されており、対向電極66
との間の電界を制御することにより、イオンをイオン出
口開口部内部69においてせき止めたりあるいは通過さ
せて、画像信号によりイオン流を変調するようになって
いる。
【0022】例えば、制御電極65と対向電極66が同
電位であるときは、イオンは出口開口部69内部を通過
して流出する。逆に両電極65、66の電位が異なると
きには、制御電極65と対向電極66との間に電界が形
成され、イオンは電界の静電引力を受けて電極に衝突し
て電荷を失いせき止められる。
【0023】このイオン記録ヘッド6のイオン変調制御
部63で変調されたイオン流は、電源8によって記録ヘ
ッド6と現像剤担持体1との間に形成された電界によ
り、現像剤担持体1上の現像剤層に移動し、現像剤の薄
層上に画像情報に対応した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1の回転により転写電極
7が配設された転写部へと搬送される。
【0024】転写電極7は、記録紙9を介して現像剤担
持体1と対向し、電源10の印加電圧により形成された
電界により、担持体1上に形成された静電潜像部分の現
像剤を選択的に記録紙9上に転写して画像を顕示化す
る。
【0025】また、転写されずに現像剤担持体1上に残
った現像剤は、担持体1の回転によってホッパー4の内
部へ回収され、新しい現像剤と混ぜられた後、再び担持
体1上に供給されて再利用される。
【0026】次に、このような全体構成を前提とした具
体的な実施例を挙げ、本発明についてさらに詳細に説明
する。 実施例1 本発明の第1実施例を図1に沿って説明する。この実施
例に係る静電記録装置は、非磁性の一成分現像剤2を収
容するホッパー4の開口側に、導電性を有するアルミニ
ウム製円筒からなる現像剤担持体1を回転可能に配設し
てなり、この現像剤担持体1の上方側表面に層形成部材
5が接触して配設され、また、その層形成部材5から担
持体1の回転方向下流側位置に近接対向してイオン記録
ヘッド6が配設され、さらに、担持1体の下方部位に記
録紙10が搬送される程度の間隔をあけて転写電極7が
配設され、その主要部が構成されている。なお、ホッパ
ー4内には、現像剤2を供給するための補助ロール3が
回転可能に設けられている。
【0027】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。
【0028】イオン記録ヘッド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61とで構成されている。シールド
内には圧縮空気供給源としてのコンプレッサー62が空
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20mmH2Oになるように圧縮空気を供給する。
放電ワイヤー61と放電シールドとの間には直流電源6
0が接続されて+2.7kVが印加されており、プラス
のコロナ放電を行うとともに、正イオンを発生させるよ
うになってる。また、通路の出口側には、厚さ100μ
mの絶縁スペーサ67を介して、イオン流変調用制御電
極65を有する絶縁性基板64が配設されており、この
制御電極65と対向電極66によりイオン流出口開口部
69が形成されている。そして、制御電極65に制御用
の信号電源68が接続されており、この信号電源68か
らの15Vの電圧でイオン流が画像信号に応じて変調さ
れるようになっている。
【0029】イオン記録ヘッド6と現像剤担持体1とは
1mmの距離に近接保持されており、電源9によって担
持体記録ヘッド6に対し−1.0kVに保っている。
【0030】転写電極7は、現像剤担持体1と記録紙9
との距離が80μmに保たれるように配設されており、
また、現像剤担持体1と間に電源10から−1kVの電
圧が印加され、担持体1に対し常に一定の電位に保たれ
ている。
【0031】本実施例においては、図2(a)に示すよ
うに、イオン記録ヘッド6において、イオン流出口開口
部69からみて現像剤担持体1の回転方向上流側の記録
ヘッド外壁面6a(本実施例では対向電極66がある側
の壁面)を、対向電極面に対して30°の角度で上方へ
傾斜させた傾斜面とし、その傾斜壁面において出口開口
部69から噴出する空気流が壁面噴流を形成して該壁面
を沿って流れるようにしてある。また、イオン流出口開
口部69におけるイオン流路69aは、その流路方向が
前記した条件を満たす範囲内で現像剤担持体1の回転方
向上流側へ向くように設定されている。
【0032】この実施例装置により印字を行ったとこ
ろ、イオン流出口開口部69からの空気流は、傾斜した
記録ヘッド外壁面6aにおいて壁面噴流を形成し、現像
剤担持体1上に形成された現像剤の薄層には影響を及ぼ
すことなく、その傾斜した記録ヘッド外壁面6aに沿っ
て流れ、担持体1の回転方向上流側へ排出された(図2
a中の矢印A参照)。一方、イオン流は、現像剤担持体
1とイオン記録ヘッド6との間の電界により、空気流と
は分かれて担持体1側へ移行した(図2a中の点線矢印
参照)。その結果、イオン記録ヘッド6の出口開口部6
9周辺(特に記録ヘッド外壁面6a)への現像剤付着は
発生せず、また、出力された画像は良好であった。
【0033】なお、イオン記録ヘッド6は、対向電極6
6を現像剤担持体1の回転方向上流側に、制御電極65
を担持体1の回転方向下流側に配設するという本実施例
の構成に限定されず、図2(b)に示すように、対向電
極66を担持体1の回転方向下流側に、制御電極65を
担持体1の回転方向上流側に配設して構成してもよい。
このような逆の位置関係で配置した場合であっても、そ
の記録ヘッドの出口開口部からの空気流は、本実施例と
同様に壁面噴流を形成して同じ方向へ排出される(図2
b中の矢印A参照)。
【0034】実施例2 図3は、本発明の第2実施例を示すもので、第1実施例
と共通の機構部分には同じ符号を付している。また、そ
の共通の機構部分についての説明は省略する。この実施
例に係る静電記録装置は、第1実施例の装置において排
出される空気流の下流位置(層形成部材5とイオン記録
ヘッド6の間)に現像剤回収手段20を設けた以外は第
1実施例と同じ構成のものである。
【0035】上記現像剤回収手段20は、イオン記録ヘ
ッド6の出口開口部69から排出された空気流に乗って
運ばれる現像剤を補集した後、ホッパー4内へ回収する
ように構成されている。また、この回収手段20により
誘導された空気流は、搬送した現像剤をホッパー4内に
戻した後、ホッパー4内の(図示しない)現像剤シール
部あるいはフィルタを通過して外部へ放出されるように
なっている。さらに、記録ヘッド外壁面6aと対向する
位置の現像剤担持体1上から離脱し、空気流により運ば
れる現像剤は、その静電電荷量が比較的小さくてゼロに
近く、導管壁面などへの静電的付着力も小さいので、回
収手段20の導管内部をスムーズに通過してホッパー4
へと導かれる。
【0036】この実施例装置により印字を行ったとこ
ろ、イオン記録ヘッド外壁面6aに沿って流れて排出さ
れた空気流は、現像剤回収手段20に補集され、その空
気流と共に運ばれた現像剤はホッパー4内に回収され
た。またこのとき、イオン記録ヘッド6の出口開口部6
9周辺への現像剤付着は発生せず、また、出力された画
像は良好であった。
【0037】また、本発明装置はイオン記録ヘッドから
の空気流を現像剤担持体の回転方向上流側へ向けて排出
させるため、本実施例のような現像剤回収手段を設ける
際には、次のような利点がある。まず、その空気流がホ
ッパーのある側に排出されるため、回収手段としての導
管を、他の構成部品を回避することなく、コンパクトに
かつ簡便に設置することができ、装置の複雑化や大型化
を招くという心配がない。また、その空気流をそのまま
有効に活用して現像剤を回収手段としての導管を通して
ホッパー内に導くことができ、しかも、それによる現像
剤の回収効率が高く、現像剤を搬送するための搬送手段
等を特に併設する必要もない。このようなメリットは、
空気流を現像剤担持体の移動方向下流側へ排出させる従
来の静電記録装置において現像剤回収手段を設ける際に
は得られないものであった。
【0038】なお、この回収手段20は、現像剤及び空
気流をスムーズに通過させることができるものであれ
ば、その材質や流路の形状等についての制限はない。ま
た、必要に応じて、その流路途中あるいは出口部分に空
気流の送風手段を設けて、記録ヘッドからの空気流を回
収手段20内へ強制的に吸引するように構成してもよ
い。
【0039】実施例3 図4は、本発明の第3実施例を示すもので、第1実施例
と共通の機構部分には同じ符号を付している。また、そ
の共通の機構部分についての説明は省略する。この実施
例に係る静電記録装置は、第2実施例の装置において設
けた現像剤回収手段20の流路途中あるいはその終端部
に放電生成物除去手段30を設けた以外は第1(及び第
2)実施例と同じ構成のものである。
【0040】上記放電生成物除去手段30は、イオン記
録ヘッドの放電部において生成されるオゾン等の放電生
成物を除去するもので、この実施例では、電子写真装置
等に用いられているものと同様のオゾンフィルタを現像
剤回収手段20の流路途中に設けて構成されている。こ
の放電生成物除去手段30により、放電生成物の外部へ
の放出を確実に防止することができる。
【0041】この実施例装置により印字を行ったとこ
ろ、イオン記録ヘッド外壁面6aに沿って流れて排出さ
れた空気流は、現像剤回収手段20に補集され、その空
気流と共に運ばれた現像剤はホッパー4内に回収され、
これと同時に、オゾンフィルタ20によって装置外部へ
のオゾン放出を防止することができた。またこのとき、
イオン記録ヘッド6の出口開口部69周辺への現像剤付
着は発生せず、また、出力された画像は良好であった。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の静電記録
装置は、イオン記録ヘッドのイオン流出口開口部からの
空気流を現像剤担持体表面の移動方向上流側へ排出させ
ているため、その空気流によって、現像剤担持体とイオ
ン記録ヘッドとの間に形成される電界により担持体表面
から離脱してイオン記録ヘッド方向へ飛翔する現像剤が
担持体表面の移動方向上流側へ運ばれ、その結果、その
現像剤が記録ヘッドのイオン流出口開口部周辺に付着す
ることを容易にかつ確実に防止できる。また、必要に応
じ、簡易な現像剤回収手段を簡便に、しかも省スペース
で設置することができ、その回収手段によって上記のよ
うな現像剤を回収して再利用することが容易にできる。
従って、本発明によれば、良好で信頼性の高い潜像形
成、ひいては良好な画像形成が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の静電記録装置(第1実施例)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概略説明図で
ある。
【図3】 第2実施例に係る静電記録装置を示す概略構
成図である。
【図4】 第3実施例に係る静電記録装置を示す概略構
成図である。
【図5】 従来の静電記録装置を示す概略構成図であ
る。
【符号の説明】
1…現像剤担持体、2…現像剤、6…イオン記録ヘッ
ド、7…転写電極、9…記録紙、61…イオン源、62
…圧縮空気供給源、69…イオン流出口開口部、A…空
気流。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (1)

    【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によってイオン流を発生さ
    せ、そのイオン流を画像信号に応じて変調して上記現像
    剤担持体上の現像剤薄層に向けて供給するイオン記録ヘ
    ッドと、その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、 上記イオン記録ヘッドのイオン流出口開口部から噴出す
    る空気流を、現像剤担持体の移動方向上流側へ向けて排
    出させたことを特徴とする静電記録装置。
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