JPS61165776A - イオン流制御による記録装置 - 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】 技術分野 本発明は記録装置、とくに複写機や、処理システムの出
力装置として使用されるプリンタのプロ、り部など、転
写材に画像を記録するイオン流制御による記録装置に関
する。

従来技術 イオン流を画素毎に制御して画像の記録を行なう、いわ
ゆるイオンデロノエクション記録方式それ自体は周知で
ある（たとえば日経エレクトロニクス１９８２年７月５
日号第１３９〜１４０頁）。

この従来のイオンプロジェクション記録方式は、記録体
（中間媒体）に対し、イオン流を記録すべき画像情報に
基づいて制御することにより記録体表面に静電潜像を形
成し、静電潜像をトナーを用いて現像器により現像し、
しかる後に転写部材たとえば普通紙にそのトナー像を転
写、定着してハードコピーを得るというものである。

このようだ従来のイオングロノエクション記録方式では
転写材に画像を記録するまでに記録体への潜像形式、現
像、転写材へのトナー像の転写、定着等の各プロセスが
有り、これらの各プロセスを実行するだめの手段を種々
、必要とするために装置構成が複雑化し、その結果コス
ト高となり且つ信頼性が低下すると共に、装置が大型化
するという欠点があった。

目的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、画像形成
時のプロセスを簡単化し、高品質の画像記録を行うこと
ができるイオン流制御による記録装置を提供することを
目的とする。

構成 本発明によれば、トナーを第１の極性に帯電させ、薄層
化して搬送する帯電搬送手段と、帯電搬送手段により記
録部まで搬送されたトナー層に近接させて転写材を搬送
する転写材搬送手段と、記録部の転写材を挾んでトナー
層とは反対側の位置に設けられ、第１の極性のイオン、
および第１の極性とは逆の第２の極性のイオンを発生す
るイオン発生手段と、イオン発生手段により発生された
イオンを記録情報に応じて選択的に記録部に送り出すた
めの電界を形成するイオン流制御手段とを有し、イオン
流制御手段は、イオン発生手段により発生されたイオン
を吸収しないように上記電界を形成するための電極を有
し、この電極のうちイオン発生手段側に設けられた電極
が絶縁性のイオン離隔層で覆われているイオン流制御に
よる記録装置を特徴とするものである。

以下、本発明の一実施例に基づいて具体的に説明する。

第１図には本発明に係る記録装置の一実施例の概略構成
が示されている。高抵抗−成分トナー１を保持して搬送
する現像ローラ３は、固定された磁極３１と、磁極３１
の外側で回転可能に設けられたスリーブ３２とから構成
されている。磁極３１は、水平に配置されて紙面に垂直
な軸心５を有する円柱形状をなし、その外周面に沿って
Ｎ極とＳ極に交互に磁化されている。

スリーブ３２は、円筒状の形を有し、磁極３１の外周面
に近接した内面を有し、軸心５を回転中心として不図示
の手段によシ反時計回り方向（矢印７）に回転駆動され
る。なお、本実施例ではスリーブ３２は金属円筒部とそ
れを被覆している導電性ゴム（例えば体積抵抗１０５Ω
・α、表面粗さ５μｍ以下、硬度３５　Ｈ８のシリコー
ンゴム）で構成され、電源４によシ負電位にバイアスさ
れている。

現像ローラ３の左斜め上方にはドクターブレード２１が
配置されている。これは、バネ２２によシ現像ローラ３
側に付勢され、それによシドクターブレード２１のグレ
ード側は軸心５の方向に沿ってスリーブ３２の表面に圧
接されている。ドクターブレード２１を境界にして現像
ローラ３の時計回り側とドクターブレード２１との間に
トナー１が溜っているトナー溜り２がある。

更に、ドクターブレード２１を境界にして現像ローラ３
の反時計回り側のスリーブ３２０表面上に形成された帯
電トナー層１１が薄層化して形成されている。現像ロー
ラ３の最下部の下部分に相当する記録部ｉｏｏの位置迄
現像ローラ３により搬送された帯電トナー層１１に近接
（もしくは接触）するように転写材（例えば普通紙）９
が周知の不図示の転写材搬送手段により供給されるよう
に構成されている。なお、転写材９の移動方向は図示矢
印８の左から右への方向で軸心５とは直交する。

記録部１０Ｇにおける転写材９を挾んで帯電トナー層１
１とは反対側の位置に帯電トナー層１１と同極性および
それとは反対の極性のイオン流を主走査方向（図示、軸
心５の方向）に画素毎に制御し、転写材９にトナーを選
択的に付着させるだめのイオン流制御へラド６が設けら
れている。

イオン流制御ヘッド６は、軸心５の方向に張られて、コ
ロナイオンを発生するコロナワイヤ６１、コａナイオン
チャーノヤとしてのケーシング部材６２．ケーシング部
材６２の上部に設けられた制御板６０とから構成されて
いる。

制御板６０の構造は第２図（ａ）　、　（ｂ）にも部分
破砕図、断面図として示されている。同図に示すように
主走査方向に孔６７が画素数分（解像度８本／咽であれ
ばＡ４サイズで１７２８個）だけ一定間隔で一列に穿設
されている。制御板６０ば、まだ、板状の絶縁層６５．
この一方の側の面をほぼ覆っている制御電極６６、絶縁
層６５の他方の側の面上に設けられた個別の記録電極６
４、記録電極６４や絶縁層６５０表面を覆い、絶縁材で
構成されているイオン離隔層６３とから構成されている
。記録電極６４は、絶縁層６５の孔６７の周囲にリング
状て設けられたリング部６４１と、該リング部６４１か
ら延在する線状の引出し線部６４２とから構成されてい
る。したがって、記録電極６４が外部に露出している部
分はリング部６４１の内側の側面（孔６７の部分）のみ
である。また、制御電極６６は時分割駆動される場合の
構造のために制御電極ブロック６５ａ、６５ｂというよ
うにプロ。

り毎に分割されている。

制御板６０は、制御電極６６が記録部１００の側に、イ
オン離隔層６３がコロナワイヤ６１側に、孔６７の中心
線が軸心５と直交するように配置されている。

さて、コロナワイヤ６１とケーシング材６２との間には
コロナワイヤ６１を正電位にバイアスするだめの直流電
源７０とコロナワイヤ６１に交流を供給するだめの交流
電源８０とが直列接続して設けられている。したがって
、これらの電源７０．８０によりコロナワイヤ６１から
発生するイオンは正極性と負極性の双方があるつ通常、
交流を印加した場合、負極性のイオンの方が電離し易い
ため、本実施例では正の直流分に交流会を重畳するよう
にしているが、転写材９にトナーを付着させるために必
要な極性である負極性のイオンが重要であるので直流電
源７０を省略してもよい。

このように記録装置が動作状態にあるときは、常にコロ
ナワイヤ６１とケーシング材６２との間で起こるコロナ
放電により、正極性、負極性のイオンが発生する。

記録電極６４と接地との間には画像情報に応じてスイッ
チング制御された信号を印加するための記録電源６８が
接続され、制御電極６６と接地との間には制御電極６６
を正電位に時分割的にバイアス化するようにバイアス電
源６９が接続されている。

次に本実施例の動作説明をする。現像ローラ３のｘ　Ｉ
Ｊ−ブ３２が図示矢印７の方向に回転すると、磁極３１
の磁界によシスリーブ３２上に保持された高抵抗−成分
トナー１はトナー溜シ２からドクターブレード２１を通
り抜ける。この高抵抗−成分トナー１は硬質のドクター
ブレード２１とスリーブ３２との間の摩擦にょシ１つの
極性（本実施例では正極性）に帯電され、ドクターブレ
ード２１により薄層化されて帯電トナー層１１となって
図示矢印７の方向にスリーブ３２０回転とともに搬送さ
れる。このように、スリーブ３２の表面上に形成された
帯電トナー層１１は層厚１０〜５０μｍ、帯電量３〜２
５μＣ／ｇ程度のもので、現像ローラ３の矢印７の方向
の回転に伴い、転写材９に近接（もしくは接触）する記
録部１００に搬送される。

一方、転写材９は不図示の手段により図示矢印８の方向
に搬送され、その表面が、記鎌部ｉｏｏ迄搬送された帯
電トナー層１１と近接（もしくは接触）するように移動
して供給される。

更に、これらの動作とともに、転写材９の下方に配置さ
れたイオン流制御ヘッド６のコロナワイヤ６１とケーシ
ング材６２との間で直流電源７０および交流電源８０と
の作用によりコロナ放電が起る。これにより、正極性お
よび負極性のイオンがケーシング材６２内に多数発生す
る。これらのイオンは、記録電極６４とはイオン離隔層
６３によシ離隔されているので、記録電極６４に吸収さ
れ、接地側に流れて減少するようなことはない。このケ
ーシング材６２内のイオンは第３図及び第４図を加えて
以下に説明するように主走査方向に画素毎に制御されて
、画像の形成が行なわれる。

記録すべき画素の場合のイオン流制御について説明する
。記録電源６８により記録電極６４に印加される電圧は
直流電流６９により制御電極６６に印加されているバイ
アス電圧より低い。

これにより、第３図に示されているように、制御電極６
６から記録電極６４へ向かう電界Ｅ。Ｎが孔６７に形成
される。この電界Ｅ。Ｎは、正極性のイオンを通さず、
負極性のイオンを通すので、孔６７を通して負極性のイ
オンをコロナワイヤ６１側から記録部１００の転写材９
の下面て送り出す。これにより転写材９の下面が負極性
のイオンによりドツト状に帯電すると、帯電トナー層１
１のトナーはクーロン引力により転写材９の上面側に転
移し、トナー像１２が形成される。

次に、記録すべきでない画素の場合のイオン流の制御に
ついて説明する。記録電源６８により記録電極６４に印
加された電圧は直流電源６９により制御電極６６に印加
されている・マイアス電圧より高い。これにより、第４
図に示されているように、記録電極６４から制御電極６
６へ向かう電界Ｅ。Ｆ、が孔６７に形成される。

この電界Ｅ。Ｆ。（電界Ｅ。Ｎとは逆向き）は、負極性
のイオンを通さず、正極性のイオンを通すので、孔６７
を通して主極性のイオンをコロナワイヤ６１側から記録
部１００の転写材９の下面に送り出す。これにより転写
材９の下面が正極性のイオンによりドツト状に帯電する
と、帯電トナー層１１のトナーはクーロン反発力により
スリーブ３２側に反発され、転写材９にはトナーは付着
しない。

一方、転写材９上のトナー像には不図示の定着装置によ
り定着され、半永久的に記録されることとなる。

まだ、スリーブ３２上に残留したトナー１４はトナー溜
り２内に戻シ、再度、記録に使用される。

次に、制御電極６６を複数のプロ、りに分割して時分割
駆動する場合における制御電極６６及び記録電極６４に
印加される電圧の関係を第５図に示す。

いま、制御電極６６の内の制御電極ブロック６５ａが選
択された場合を考える。ここで選択された制御電極ブロ
ック６５ａに第５図の（、）に示したように電圧ｖｃＯ
ｎが印加され、選択されていない電極（６６ａ以外の制
御電極６６）に印加される電位はＯｖとする。

これと同時に、記録すべき画素に対応する記録電極（記
録電極６４の内の一部の記録電極、たとえば記録電極６
４−１）には電圧ｖＰＯＮが、それ以外の画素に対応す
る記録電極制御電極ブロック６６ａに対応する記録電極
の内、記録電極６４−１を除く記録電極６４−２には電
圧ｖＰＯＦＦがそれぞれ印加される。これらの電圧の関
係を今、ｖＰＯＦＦ　＞　ｖｃｏ。〉”ｐｏＮ＞　ＯＶ
とすれば、記録すべき画素に対応する記録電極６４−１
の孔６７にだけ第３図で説明した電界Ｅ。Ｎと等価な電
界が形成され、負極性のイオンが転写材９の下面に到達
し、トナー転移が起きる。そして制御電極０Ｎ（ｖ、ｏ
ｎ）／記録電極ＯＦＦ　（ＶＰｏ、Ｆ）、制御電極ＯＦ
Ｆ　（ＯＶ　）／記録電極０Ｎ（ｖ、。Ｎ）、制御電極
０ＦＦ（ＯＶ）／記録電極ＯＦＦ　（”ｐｏ＋＋ｒ　）
のいかなる場合にも、孔６７に発生する電界は第４図に
示したＥ。ＦＦと等価となり、正極性のイオンだけが転
写材９に達することになる。

なお、以上の実施例の説明ではトナーを正極性に帯電さ
せて、負極性のイオンにより顕像記録化を行なったが、
これらはそれぞれ逆の極性でも構わず、その場合には制
御電極および記録電極６４に印加する電圧の関係を逆に
すればよい。

また、第１図において、スリーブ３２に電源４により負
電圧が供給されているが、これはスリーブ３２の地汚れ
を防止あるためであり、基本的には接地電位でもよい。

また、制御板６０に設けた孔６７は一直線状であるが千
鳥状に設けた場合にも同様に有効である。

上記実施例ではトナーを帯電させるだめドクターブレー
ド２１とスリーブ３２の導電性ゴムとの摩擦により行な
っているが、これに限らず周知の技術（たとえば帯電器
を用いる等）ならばどのようなものでもよい。

第６図の曲線は制御板６０にイオン離隔層６３が有る場
合とそれが無い場合の通過孔６７の開口幅に対するイオ
ン流電流密度の実験例が示されている。図示実線で示し
た曲線がイオン離隔層６３を設けた例で、破線で示した
曲線がイオン離隔層６３を設けなかった例がそれぞれ示
されているりそれらは、それぞれ３つの曲線で示されて
いるが、そのｉ？ラメータは、コロナワイヤ６１とケー
シング材６２との間の距離を示している。本実施例のよ
うにイオン離隔層６３が設けられている場合、前述した
ようにコロナワイヤ６１とケーシング材６２との間の放
電により発生したイオンは記録電極６４とはイオン離隔
層６３により離隔されているので、記録電極６４に吸収
されて記録電源６８を介して接地側に流れることはない
。したがって、孔６７の開口幅が比較的に狭くても孔６
７から電界により送り出されるイオン流電流密度は比較
的に大きい値となる。このため、本実施例によれば孔６
７の開口幅を狭くして孔６７を密に配列して解像度を高
くしても高コントラストの画像が得られる。

しかし、破線で示した比較例のようにイオン離隔層６３
が設けられていない場合、イオンは記録電極６４の表面
と直接接触する状態にあるので、記録電極６４に吸収さ
れて記録電源６８を介して接地側に流れてしまう。した
がって、孔６７の開口幅が比較的に狭い場合、その孔６
７を通過する、イオン流電流密度はほぼＯの状態となる
。

また、第６図で、最右端の値が破線と実線とで重なって
いるのはあまりに孔６７の開口幅を広げているため、記
録電極６４によるイオンの吸収の量が低下し、それによ
る影響が少なく、イオン離隔層６３を設けても、設けな
くとも、イオン流電流密度には影響なくほぼ同状態とな
るためである。

効果 本発明では、転写材の一方の側に、それに近接して帯電
トナー層が配置され、転写材の他方の側から画像情報に
応じて画素毎に制御されたイオン流が転写材に与えられ
、イオンと帯電トナーとのクーロン力を利用して直接ト
ナー像が転写材上に形成されるので、従来必要とされた
複雑なプロセスは不要となり、画像形成のプロセスが簡
単化した。これにより、装置の構成が簡単になり、それ
故、安価、小型で、信頼性の向上した装置の実現が可能
となった。

また、イオン離隔層を設けることにより記録電極による
イオン吸収が極力抑えられ、それだけイオン流を流す通
過孔の開口幅を狭くしてもイオン流の電流密度を高くす
ることができ、高解像度、高コントラストで高い品質の
高速画像記録が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る記録装置の一実施例の全体概略構
成図、 第２図は第１図に示した制御板の部分破断図とＡ　−Ａ
’断面図、 第３図は第１図に示しだ装置の一画素の記録動作を説明
するだめの説明図、 第４図は第１図に示した装置の一画素の非記録動作を説
明するだめの説明図、 第５図は第１図に示した記録電極や制御電極に印加する
ための信号を示すタイミング図、第６図は、第１図に示
した装置の孔の開口幅に対するイオン流電流密度の曲線
とイオン離隔層のない場合のその曲線との比較したグラ
フである。 主要部分の符号の説明 １・・・トナー ３・・・現像ローラ ９・・転写材 １１・・・帯電トナー層 １２・・・トナー像 ６１・・コロナワイヤ ６３・・イオン離隔層 ６４・・記録電極 ６６・・制御電極 ６７・・・孔 ６８・・・記録電源 ６９　・バイアス電源 第２図 第３図　　　第４図 第５図 狩間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 トナーを第１の極性に帯電させ、薄層化して搬送する帯
   電搬送手段と、 該帯電搬送手段により記録部まで搬送されたトナー層に
   近接させて転写材を搬送する転写材搬送手段と、 上記記録部の転写材を挾んで上記トナー層とは反対側の
   位置に設けられ、第１の極性のイオン、および該第１の
   極性とは逆の第２の極性のイオンを発生するイオン発生
   手段と、 該イオン発生手段により発生されたイオンを記録情報に
   応じて選択的に上記記録部に送り出すための電界を形成
   するイオン流制御手段とを有し、該イオン流制御手段は
   、上記イオン発生手段により発生されたイオンを吸収し
   ないように上記電界を形成するための電極を有し、該電
   極のうち上記イオン発生手段側に設けられた電極が絶縁
   性のイオン離隔層で覆われていることを特徴とするイオ
   ン流制御による記録装置。