JPS59172664A - 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】 産業上の利用分野 本発明は、帯電した固体トナー粒子を電気力によ−・で
記録媒体に向かって飛翔させ、かつ同言己録媒体に（＝
Ｊ着させることにより、記録を行う全く新規な記録装置
に関するものである。

従来例の構成とその問題点 ファクシミリ、プリンタ等における記録装置としては、
ノンインパクト方式で、かつ普通紙を使用できるものが
最も望せしい。

このような条件を満足する従来の記録装置としては、イ
ンクジェット記録装置があり、なかでもインクオンデマ
ンド方式によるインクジェット記録装置が広く用いられ
てきｌｉｃ。このインクオンデマント方式によるインク
ジェット記録装置は、圧電素子に電気信号を印加して変
形させることによって、インク室の体積を変化させるこ
とにより、前記インク室に連通されたノズルからインク
粒子を記録紙（普通紙）に寸で飛翔させて記録を行うも
のである。

しかし、この方式のインクジェット記録装置においては
、前記ノズルか画素対応部となるが、前記ノズルはイン
クを流通させるため外径が大きくなる。したがって、画
素対応部のマルチ化が困難であるという欠点があった。

丑だ、ノズル１本毎に用型素子が必要になるため、記録
紙の幅に対応し／こ画素対応部のマルチ化はさらに困離
であるという欠点があった。

捷だ、従来のインクジェット記録装置には、インクミス
ト方式によるものもある。このインクミスト方式による
インクジェット記録装置は、超音波によりインクミスト
を発生させておく一方、コロナ放電に」：り発生させた
イオン流を電界で制御して前記インクミスト層へ通過さ
せることにより、前記インクミストを帯電し、この帯電
したインクミストを背面電極により吸引して記録紙（普
通紙）に付着させるものである。

この方式のインクジェット記録装置においては、イオン
流を制御する電極が画素対応部となるので、画素対応部
のマルチ化が可能であるが、インクミストを発生させる
ためにインクタンク、集塵器、冷却器、回収インクタン
ク、およびポンプ等が必要となり、装置が複雑化、大型
化してし捷うという欠点があった。

発明の目的 本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、ノンインパクトで、普通紙を用いることができ、装
置が複雑化、大型化することかなく、シかも画素対応部
のマルチ化が容易な記録装置を提供することを目的とす
る。

発明の構成 本発明による記録装置は、帯電した粉体状のトナーを表
面に供給されるトナー担体電極と、制御電極を有するト
ナー通過制御体と、前記制御電極の周囲に設けられたト
ナー通過隙間と、このトナー通過隙間を介して前記トナ
ー担体電極に対向された背面電極と、前記トナーの帯電
極性と少なくとも同極性の電圧を前記トナー担体電極に
印加する（同極性の電圧を印加する期間外に、逆極性を
も適宜印加してもよい）手段と、前記トナーの帯電極性
と逆極性の電圧を前記背面電極に印加する手段と、前記
制御電極に制御電圧を印加する手段とを有してなり、前
記背面電極と前記制御電極との間に記録媒体を供給し、
前記制御電圧による制御の下で、前記トナー担体電極と
背面電極との間に形成される電界により、前記トナー担
体電極がら前記ｄＩ２録媒体へ前記トナー粒子を飛翔さ
せ、かつ同媒体に付着させることによって、上述の目的
？Ｌ−達成せんとするものである。

実施例の説明 以「、本発明を図面に示す実施例に基ついて説明する。

。 第１図は本発明の記録装置の原理図である。この図にお
いて、１はトナー担体電極、２はトナー通過制釘体であ
り、前記トナー通過制御体２は、ケいに対向された制御
電極３と、これらの制御電極３の間に形成されたトナー
通過隙間４とを有してなる。５はトナー通過隙間４を介
してトナー担体電極１に対向された背面電極である。６
は背面電極５とトナー通過制御体２との間に供給される
普通紙等の記録媒体であシ、その裏面を背面電極６に接
触されることが好ましい。

７はトナー担体電極の表面に、薄い均一な層をなすよう
に供給された粉体状のトナーであり、これらのトナー７
は帯電されている。このようなトナー７の層は、例えば
第２品のように、電圧を印加されたブレード８により、
トナー７をトナー担体電極１上に塗布するとと゛によっ
て得ることかできる。また、トナー７に帯電する方法と
しては、上述の方法の他に、コロナ帯電器を用いてもよ
いし、後述するように摩擦帯電系列の異なる磁性トナー
と非磁性トナーとを混合して帯電させる方法等を用いて
もよい。

再び第１図に戻って説明すると、９はトナー７の帯電極
性と同極性の電圧をトナー担体電極１に印加する電源、
１０はトナー７の帯電極性と逆極性の電圧を印加する電
源である。本発明においては、トナー７は、正に帯電さ
れても、負に帯電されてもよいが、以下の説明では、ト
ナー７は正に帯電されているものとして説明する。１１
．１２はそれぞれ互いに逆極性の電圧を制御電極４に印
　　　−加する電圧源であり、これらの電圧源１１．１
２と制御電極３との間には、スイッチング手段１３が設
けられている。

次に、この記録装置の作動を説明する。

電源１０により背面電極５に負極性の電圧を印加する一
方、電源９によりトナー担体電極１に正（ψ（性の電圧
を印加すると、トナー担体電極１とトナー７との間に電
気的斥力が作用し、トナー担体電極１上のトナ〜７ｉ１
．ｌ：、トナー担体電極１から離脱する（第１図では、
トナー７は上方に向かう）。

そして、スイッチング手段１３により電源１１を制御電
極３に接続し、同制御電極３に負極性の電圧を印加する
と、トナー７は制御電極３および背面電極６との間に作
用する電気的引力により隙間４を通過して記録媒体６に
至り、背面電極５との間に作用する電気的引力により同
媒体６上に保持される。

また、スイッチング手段１３を切り替えて電源１２の方
を制御電極３に接続し、同制御電極３に正極性の電圧を
印加すると、トナー７と制御電極３との間に電気的斥力
が作用し、トナー７は隙間４を通過することができなく
なる。

以上のことから明らかなように、上述の如く制御電極３
に印加する電圧（制御電圧）を制御することにより、所
望の画像を記録することが可能となる。

なお、上述のようにして記録媒体６に形成されたトナー
７による画像は、その後、適当な手段により定着処理を
施される。

次に、本発明による記録装置において用いられるトナー
７の電気抵抗について説明する。

本発明においては、記録媒体６に到達したトナー７が、
定着処理前に記録媒体６から脱落することのないように
、記録媒体６に到達したトナ〜７と記録媒体６との間に
電気的引力がある時間作用し続けることが必要であり、
そのだめには、記録媒体６に到達したトナー７が、電荷
をある時間保持し続けることが必要である。

第３図、第４図は、いずれも記録媒体６０表面上にトナ
ー７が電気的引力により保持されている状態を示した図
であるが、第３図においては記録媒体６は絶縁性、第４
図においては記録媒体６は導電性とされている。

第３図の場合のように、記録媒体６が絶縁性の場合し」
１．１・す−７の電気抵抗が低くても、トナー７の（：
Ｌイ”＋＋ｒ　’１１１、消滅しにくいので、前記電気
的引力は」分な時間保持される。

他方、第４図のように記録媒体６が導電性の場合＆：Ｉ
−１背而電極６から負極性の電荷が記録媒体６の中に侵
入する。この時、トナー７の抵抗が低ければ、当然、ト
ナー７の正極性の電荷は、侵入してきた前記負極性の電
荷により急速に中和される。

したがって、前記電気的引力が消滅しやすく、トナー７
が記録媒体６から脱落しやすいことになる。

逆に、トナー了の電気抵抗か高ければ、たとえ負（窃１
（１の′ｔ［Ｌ荷力稲己録媒体６中に侵入してきても、
トナー７は正電荷を十分な時間保持する。

以上のことから、記録媒体６が金属のような導体の場合
や、温度、湿度によって抵抗値が数桁変化する紙等の場
合には、トナー７の電気抵抗は高い方が望寸しく、１０
１０Ω口以上の比抵抗を有することが望丑しい（ｋたし
、トナー７か電荷を保持する必要時間によっては、前記
抵抗値以下であってもよい）。捷だ、記録媒体６の電気
抵抗が十分高い場合には、トナー７の電気抵抗は低くて
もよく、前記抵抗値以下であっても支障を生じることが
ない。

第５図は本発明の一実施例による記録装置の側面図、第
６図は同記録装置におけるトナー通過制御体の平面図、
第７図は第６図の■−■線における断面図である。

第５図において、１４は導電性の材料からなる円筒状の
トナー担体電極であり、このトナー担体電極１４の外周
面には一定の間隙を介してブレード６０が対向されてい
る。また、前記トナー担体電極１４内には、ロール状の
磁石１５が回転自在に収容されており、との磁石１６は
図示しない駆動装置により回転されるようになっている
。１６は粉体状の高電気抵抗のトナーであり、磁性トナ
ー１６ａと非磁性トナー１６ｂとの二種類のトナーから
なる複合トナーである。前記磁性トナー１６ａは７ｏ重
量係の磁性体を含有し、その比抵抗は約１０１２Ω鍋で
ある。また、非磁性トナー１６ｂは、その比抵抗が１０
１３Ω儂以上の高抵抗のものである。そして、磁性トナ
ー１６ａと非磁性トナー１６ｂとを混合すると、磁性ト
ナー１６ａが負に、非磁性トナー１６ｂが正に、それぞ
れ帯電するようになっている。

１７は回転自在な円柱状の背面電極であり、この背面電
極１７は図示しない駆動装置により回転されるようにな
っている。まだ、前記背面電極１７は一対のトナー通過
制御体１８ａ、１８ｂ間に設けられたトナー通過隙間１
９を介してトナー担体電極１４の外周面に対向されてい
る。２０　ａは普通紙の紙筒であり、この紙筒２０　ａ
から繰り出された普通紙２０は、背面電極１７の回転に
伴って、同電極１７の外周面に沿って移動した後、ンラ
ノノユ定着器２１の下方を通過するようになっている。

前記１・す〜通過制御体１８ａ、１８ｂは、それぞれ第
６図および第７図によく示されるように、ポリエステル
樹脂、ポリアミド樹脂等のフィルムガラス板、またはセ
ラミック板等からなる絶縁体２２と、ホトエツチング等
の方法によシ例えば８本／ｗｎの密度で前記絶縁体２２
の両面に各々２０４８本ずつ形成された制御電極２３．
２４とからなる。なお、トナー通過制御体１８ａの制御
電極２３．２４とトナー通過制御体１８ｂの制御電極２
３．２４とは、それぞれ互いに１対１の関係で隙間１９
を介して対向されている。また、前記互いに対向された
制御電極２３のペアおよび制御電極２４のペアは、それ
ぞれ電気的に接続されている。

再び第５図に戻って説明すると、２５はトナー担体電極
１４に交流電圧（例えば、波高値１Ｋｖ１周波数５００
Ｈｚ）を印加する交流電源である。

なお、前記交流電圧の波形は、正弦波形、矩形波形、捷
たは三角波形等でもよいし、それらの波形を正または負
の極性に偏倚したものでもよい。２６は背面電極１７に
負極性の電圧を印加する直流電源、２７．２８はそれぞ
れ各ゝ制御電極２３，２４に制御電圧を印加する制御回
路である。

次に、本実施例の動作を説明する。

磁石１５を前記駆動装置により回転すると、この６Ｆ３
石１５の回転による回転磁界に基づいて、トナー１６が
トナー担体電極１４の外周面」二を搬送される。捷だ、
このときトナー１６は、トナー担体型（夕１４の外周面
上において、ブレード５０にＪ：り均一な薄層とされる
。

このような状態において、交流電源２５によりｌ・ナー
相体電（ｉ１４ＶＣ交流電圧を印加すると、正に帯電し
ている非磁性トナー１６ｂは、前記交流電圧が正極性に
なると、トナー担体電極１４との間に電気的斥力が作用
することにょシ、トナー担体電極１４から離脱して隙間
１９方向へ向かい、逆に、前記交流電圧が負極性になる
と、トナー担体型ｌ！２１４との間に電気的引力が作用
することにより、トナー相体電極１４の方へ引き戻され
る（ただし、後述するように隙間１９を既に通過してＷ
通紙２０に付着してしまったトナー’１８ｂはその捷ま
普通紙２０上に残留する）。したがって、前記交流電圧
の極性の交番に応じて非磁性トナー１６ｂがトナー担体
電極１４とトナー通過制御体１８ａ、１８ｂとの間を往
復する。

なお、負に帯電した磁性トナー１６’ａは、前記交流電
圧が正極性のときはもちろん、負極性のときも、磁石１
６の磁力によりトナー担体電極１４上に保持される（こ
のような状態は、磁石１５の磁力と前記交流電圧を適当
に設定することにより実現できるが、交流電圧に直流電
圧を重畳して非磁性トナー１６ａに作用する電気的斥力
の大きさを調整してもよい）。

以上のような状態において、負極性の電圧（例えば−５
００Ｖ）を背面電極１７に印加し、かつトナー通過制御
体１８ａ、１８ｂの互いに対向する制御電極２３のある
ペアに、負極性の電圧（例えば−３００Ｖ）を印加する
一方、前記制御電極２３のペアに対応する制御電極２４
のペア（前記制御電極２３のペアの裏側の制御電極のペ
ア）をｏＶにすると、前記交流電圧にょシトナー用体電
極１４から離脱した正に帯電した非磁性トナー１６ｂが
、隙間１９のうちの、前記制御電極２３のペアおよび制
御電極２４のペアに挾まれ７る部分を通過し、電源２６
により負極性の電圧（例えば−５００Ｖ）を印加された
背面電極１７に引き付けらＪｌて、普通紙２０上に保持
される。なお、背面７１１１７に印加する負極性の電圧
が小さいほど、普通紙２０上に記録される１画素は小さ
く高濃度で／ヤープになる。

寸だ、互いに対向されているある制御電極２３のペアを
０■にする一方、これらの制御電極２３のペアに対応す
る制御電極２４のペアに正極性の電極（例えば＋３００
Ｖ）を印加すると、非磁性トナー１６ｂは、隙間１９の
うちの、前記制御電砿２３，２４のペアに挾まれる部分
を通過しないこととなる。

したがって、画像信号に応じて、各制御電極２３．２４
のペアに印加する制御電圧を制御すれば、前記画像信号
に対応した画像が普通紙２ｏ上に記録される。

そして、」二連のようにして普通紙２０上に形成された
トナー１６ｂによる画像はフラッシュ定着器２１により
定着され、最終画像が得られる。

なお、前記実施例において用いた記録媒体は、比抵抗が
約１０１１Ω儂の普通紙２０であるが、この普通紙２０
の代りに比抵抗が約１０１３Ωσ以−」二の絶縁性と見
做せるポリエチレンテレフタレートのシートにも、捷だ
、導電性と見做せるアルミ蒸着シートのアルミ面にも記
録か可能であった。寸だ、静電記録紙のような抵抗層と
誘電層とを有する複合材料にも記録が可能であった。こ
のように、本記録装置においては、極めて広範囲の種類
の記録媒体に記録を行うことができる。

壕だ、前記実施例では、トナー担体電極１４の方を固定
し、磁石１５の方を回転しているが、逆にトナー担体電
極１４の方を回転し、磁石１５の方を固定しても、トナ
ー担体電極１４の外周面に沿ってトナー１６を搬送する
ことができる。

壕だ、前記実施例では、トナー担体電極１４を導電性材
料のみで構成しているが、トナー担体電極１４の外周面
を誘電層で被覆しても差し支えなく、このようにした場
合には、導電性の異物等でトナー担体電極１４とブレー
ド５０との間がショートするのを防止することができる
。ただし、この場合には、前記誘電層に掛る電圧分だけ
、トナー　ＪＩＪ体電極１．４に印加する交流電圧を大
きくする必要が生じる。

寸だ、トナー担体電極１４の外周面を、隙間１９とｚＪ
向する部分を除いて誘電層で被覆し、隙間１９に対向す
る部分は導電性としてもよい。さらに、前記導電性の部
分を、トナー１６の搬送に支障をきたさない程度に、隙
間１９の方に突出させてもよい。

また、前記実施例、・′では、トナー１６として、磁性
トナー１６ａと非磁性トナー１６ｂとを混合した複合ｌ
・ナーを使用したが、磁性トナーのみからなるトナー、
および非磁性トナーのみからなるトナーを用いてもよい
。磁性トナーのみの場合は、前記実施例と同様にして搬
送することが可能である。非磁性１・す−のみの場合は
、一般にトナーの搬送が困難となるが、例えばトナー担
体電極に溝を切り、この溝に非磁性トナーを入れて搬送
する等の方法で搬送することができる。

１ノζ−１前記実施例のトナー通過制御体１８ａ。

１８ｂにおいては、絶縁体２２の両面に制御電極２３．
２４を設けているが、絶縁体２２の片面にのみ制御電極
を設け、この制御電極のみによってトナーの通過を制御
することも可能であることは言うまでもない。

捷だ、第８図は、本発明の他の実施例におけるトナー通
過制御体の側面図である。この場合においては、絶縁体
２９の一方の面に制御電極３０を、他方の面に制御電極
３１をそれぞれ設け、かつ制御電極３０を任意数Ｍ個（
Ｍ≧２、面ではＭ＝３）毎にブロック分けし、１ブロツ
クの制御電極３０に対して制御電極３１を１個ずつ、絶
縁体６を介して対向させたものである。このような構造
とすることにより、ファクシミリやプリンタ等の多回静
電記録ヘッドで行わｎているのと同様の分割制御駆動方
式が可能となり、制御電極を駆動する回路の数を減少す
ることができる。

第９図は、本発明のさらに他の実施例におけるトナー通
過制御体の平面図である。この場合、トナー通過隙間３
２を介して対向されたトナー通過制御体３３ａ　、　３
３ｂの絶縁体３４には、制御電Ｊ−ｆ）Ｉ３５が千鳥状
に形成されている。

第１０図は、本発明のさらに別の実施例におけるトナー
通過制御体の平面図である。この場合においては、トナ
ー通過制御体３．６ａ、３６ｂがトナー通過隙間３７を
介して互いに対向されており、トナー通過制御体３ｅｂ
の絶縁体３８上には、１枚の広い制御電極３９が設けら
れている。そして、トナー通過制御体３６ａの絶縁体３
８土には、前記制御電極３９に共通に対向される多数の
制御電極４０か設けられている。　− 発明の効果 以上のように本発明による記録装置は、トナー相体電極
、制御電極、トナー通過隙間および背面電（會を設け、
帯電した固体トナー粒子を、前記各電極に適当な電圧を
印加することによって電気力で、トナー相体電極から記
録媒体に向かって飛翔させて同記録媒体に付着させるよ
うにしたことに」ニ　リ　、 （イ）ノンインパクトである。

（ロ）普通紙を用いることができる。また、その他、金
属のような導体からＯＨｐ　（オーバー・ヘッド・プロ
ジェクタ）ンートのような絶縁体１で、広範囲の記録媒
体に記録を行うことができる。

（ハ）画素対応部（制御電極）を容易にマルチ化するこ
とができ、しかも装置が複雑化、大型化することがない
。

（ニ）既に記録済みの印刷物に追加して記録を行うこと
もできるし、白黒画像を形成された記録媒体に他の色、
例えば赤いトナーを用いて重ねて記録することも可能で
ある。

（ホ）異なる色のトナーをそれぞれ用いて、複数回記録
を繰り返すことにより、カラー記録を行うことも可能で
ある。

（−・）制御電倭に印加する電圧の大きさ、１だはその
印加時間を変えることにより、中間調の記録を行うこと
も可能である。

等の優れた効果を得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の記録装置の原理図、第２図ｄ、本発明
におけるトナー担体電極へトナーを供給する方法の一例
を示す側面図、第３図は記録媒体が絶縁性の場合のトナ
ーの保持状態を示す説明図、第４図は記録媒体が導電性
の場合のトナーの保持状態を示す説明図、第５図は本発
明の一実施例による記録装置の側面図、第６図は前記実
施例におけるトナー通過制御体の平面図、第７図は第６
図の■−■線における断面図、第８図は本発明の他の実
施例におけるトナー通過制御体の側面図、第９図は本発
明のさらに他の実施例におけるトナー通過制御体の平面
図、第１０図は本発明のさらに別の実施例におけるトナ
ー通過制御体の平面図である。 １・　・トナー担体電極、２・・・トナー通過制御体、
３−制御電極、４・山トナー通過隙間、５・　背面電極
、６　・記録媒体、７・・・・トナー、９〜１２・　電
源、１４・・・トナー担体電極、１５・・、磁石、１６
・・・・・トナー、１７・　・・背面電極１８ａ、１８
ｂ・・・・トナー通過制御体、１９・・・・・・トナー
通過隙間、２３．２４・・・・・・制御電極、２５・・
交流電源、２６・・−・直流電源、２７．２８・・・制
御回路、３０．３１・・・制御電極、３２・トナー通過
隙間、３３ａ　、３３ｂ　　・・トナー通過制御体、３
５・・・・制御電極、３ｅａ、ｓｅｂ・・・トナー通過
制御体、３７・・・・・・トナー通過隙間、３９．４０
・・・・制御電極。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第６
図 Ｌ■ 第７図 ３ ４ 第８図 ２ 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ’７ｔｉ電し／こ粉体状のトナーを表面に供給されるト
   ナー相体電極と、制御電極を有するトナー通過制御体と
   、前記制御電極の周囲に設けられたトナー通過隙間と、
   このトナー通過隙間を介して前記トナー１１４体電極に
   対向された背面電極と、前記トナーの帯電極性と少なく
   とも同極性の電圧を前記トナー１１４体電極に印加する
   手段と、前記トナーの帯電極性と逆極性の電圧を前記背
   面電極に印加する手段と、前記制御電極に制御電圧を印
   加する手段とを有しでなり、前記背面電極と前記制御電
   極との間に記録媒体を供給される記録装置。