JPS63246259A - 直接静電印刷装置とトナー送出装置 - Google Patents

直接静電印刷装置とトナー送出装置

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JPS63246259A
JPS63246259A JP62271601A JP27160187A JPS63246259A JP S63246259 A JPS63246259 A JP S63246259A JP 62271601 A JP62271601 A JP 62271601A JP 27160187 A JP27160187 A JP 27160187A JP S63246259 A JPS63246259 A JP S63246259A
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magnetic brush
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    • G03G2217/0025—Process where toner image is produced by controlling which part of the toner should move to the image- carrying member where the toner starts moving from behind the electrode array, e.g. a mask of holes

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、直接静電印刷装置、詳細には普通紙の上に現
像剤を像の形状で付着させるために使用する電子的にア
ドレス可能な印字へ・ンドヘ現像剤すなわち１〜ナーを
供給するトナー送出装置に関するものである。
発明が解決しようとする問題点 各種の静電印刷法のうち、最も知られているのは、電荷
保持表面に形成された静電潜像を適当なトナーで現像し
て静電潜像を可視化し、続いてそのトナー像を普通紙へ
転写するゼログラフィ法である。
それほど知られていないが、直接静電印刷（ＤＥＰ）と
して知られるようになった静電印刷方式がある。
この印刷方式は、現像剤すなわちトナーを像の形状で普
通紙（特殊な処理がなされていない）の上に直接付着さ
せる点が、上に述べたゼログラフィ方式と異なる。米国
特許第３，６８９，９３５号（１９７２年９月５日発行
）に、この形式の印刷装置が開示されている。
上記の米国特許は、絶縁層、前記絶縁層の−の側の連続
する導電層、前記絶縁層の他の側の区分された導電層か
ら成る多層粒子変調器すなわち印字ヘッドを備えた静電
ライン・プリンタを開示している。多層粒子変調器を貫
通する少なくとも１列の開口が設けられている。区分さ
れた導電層の各区分は、開口の一部分のまわりに形成さ
れ、区分された導電層の他の区分から絶縁して隔離され
ている。区分された導電層の各区分には、選ばれた電位
が印加され、連続導電層には、一定電位が印加される。
全体に加えられた電界で、粒子変調器の開口列を通し荷
電粒子が運ばれる。粒子の流れの密度は、区分された導
電層の各区分に印加された電位のパターンに従って変調
される。変調された荷電粒子の流れは、変調された粒子
の流れの中に置かれ粒子変調器に対し移動する被印字媒
体に衝突し、１行づつ走査して印字する。前記米国特許
の印刷装置では、制御部材へトナーが一様に供給されず
、像受容体上の像にまだらが生じやすい。また、高速記
録が困難で、その上印字ヘッドの開口がトナーで詰まり
やすい。
米国特許第４，４９１，８５５号１９８５年１月１日発
行）は、複数の開口すなわちスリット状開口を使用して
、荷電粒子の通過を制御し、荷電粒子による可視像を像
受容部材の上に直接記録する方法と装置を開示している
。そこに詳しく記載されている荷電粒子を制御電極へ供
給する改良型装置により、高速かつ安定な記録が可能に
なったと述べている。上記米国特許における改良は、荷
電粒子が支持部材の上に支持され、その支持部材と制御
電極との間に交番電界が加えられることである。この米
国特許は、前記米国特許第３，６８９，９３５号に指摘
された問題を予防すると主張している、つまり、開示し
た装置は、荷電粒子を散乱させずに、制御電極へ十分に
供給できると主張している。
米国特許第４，５６８，９５５号（１９８６年２月４日
発行）は、像情報に基づく可視像を現像剤で普通紙の上
に形成する記録装置を開示している。この記録装置は、
普通紙から所定の距離だけ離して配置され、普通紙に対
面し、現像剤を運ぶ現像ローラーを備えている。記録装
置は、その他に、像情報に従って普通紙と現像ローラー
との間に電界を発生させ、現像ローラー上の現像剤を普
通紙へ向かって推進する記録用電極と前記電極に接続さ
れた信号源を備えている。現像ローラー上には、複数の
相互に絶縁された電極が設けられ、そこから一方向に伸
びている。隣り合う電極との間に交番電界を発生させ、
それらの間の電気力線に沿って現像剤を振動させること
により現像ローラーから現像剤を解き放つために、交流
電源と直流電源が各電極に接続されている。この米国特
許に記載された装置の修正態様では、記録用電極の下に
トナー容器が配置されており、トナー容器は、記録用電
極に面した開口がある上面と大量のトナーを保持する傾
斜底面を有する。トナー容器内には、記録用電極から所
定の距離に、記録用電極の端に面した位置に固定された
トナー支持板と、トナーを撹拌するトナー撹拌器が配置
されている。
トナー支持板は、絶縁体で作られており、水平部分と、
水平部分の右端から下降した垂直部分と、水平部分の左
端から下向きに傾斜した傾斜部分を有する。傾斜部分の
下端は、トナー容器の傾斜した底面の下面の近くにあっ
て、容器内のトナーに埋まっている。垂直部分の下端は
、傾斜部分の上端の近くに、容器内のトナーの上方にあ
る。
トナー支持板の表面には、トナー支持板の横幅方向に伸
びている、一定間隔で配置された複数の平行直線電極が
設けられている。電極には、少なくとも３つの異なる位
相の交流電圧が印加される。
三相交流電源は、互いに１２０°位相がずれた三相交流
電圧を与える。三相交流電圧が印加されると、交番電界
が発生してトナー支持板の表面に沿って傾斜部分から水
平部分へ伝搬するように、その端子が電極に接続されて
いる。
トナー支持板の傾斜部分の下端表面に常に存在するトナ
ーは、トナー支持板の表面および撹拌器との摩擦によっ
て負に帯電される。電極に加えられた三相交流電圧によ
り伝搬する交番電界が発生すると、トナーは、振動し解
き放され、隣り合う直線電極の間で煙状になって、トナ
ー支持板の傾斜部分を上方に運ばれるようになっている
。最終的に、トナーは、水平部分に達し、それに沿って
進む。記録用電極に面した現像区域に達すると、トナー
は開口を通って記録媒体である普通紙へ運ばれて、可視
像が形成される。可視像の形成に使用されなかったトナ
ーは、重力によって、垂直部分に沿って落下したあと、
滑降してトナー容器の底に入り、トナー支持板の傾斜部
分の下端のある区域へ戻る。
直接静電印刷法における進歩にもかかわらず、開口付き
印字ヘッドを通過するトナー流を静電変調して紙へ直接
印字する印刷法の実現を妨げている基本的な問題は、２
つあることがわかった。第１は、印字ヘッドにトナーが
堆積して、最後には開口が詰まってしまうことであり、
第２は、弱い電界すなわち弱い振動エネルギーでは、ト
ナーを印字ヘッドの近くまで運べないことである。
最近の観察によれば、印字ヘッド上のトナーの堆積は、
印字ヘッドの紙面側に間違った符号のトナーすなわち現
像剤が急速に堆積することが原因であるとわかった。こ
こで間違った符号のトナーとは、普通紙などのサブスト
レートの上に付着させるトナーとは反対の符号に荷電さ
れたトナーをいう、あとで詳しく述べるように、本発明
は、間違った符号のトナーが印字ヘッドへ運ばれるのを
最小限にするトナー送出装置を提供することで、間違っ
た符号のトナーが印字ヘッドに堆積して開口を詰まらせ
る問題を解決した。
特開昭５８−１２２５６９号および同５Ｂ−１２２８８
２号（１９８３年７月２１日）が指摘しているように、
開口の汚染すなわち詰まりの問題が取り扱われるように
なった。
前者は、記録部材が記録位置に置かれていないときに、
ファンで制御部材と荷電粒子発生源との間に空気を流す
方法を開示している。像形成中にファンがオンにされて
像が乱される可能性をなくすために、ファンは、オンと
オフが反復される。後者は、制御部材を構成する一対の
電極の間で火花放電させて制御部材の開口内の異物を除
去する方法を開示している。火花放電は、荷電粒子発生
源すなわち対向する電極と一対の電極との間、または荷
電粒子発生源すなわち対向する電極と一対の電極の少な
くとも一方の電極との間で発生させることもできる。ま
た火花放電は、通常は記録用電圧が加えられる背面電極
へより高い清掃用電圧を加えても発生する。後者に記載
されているように、接地されたベース電極を持つ背面電
極に加えられる記録用電圧は、５００ボルトであるが、
清掃の際に加えられる電圧は、１５００ボルトである。
以上の説明から理解されるように、直接静電印刷装置は
、間違った符号および過大サイズのトナーが印字ヘラ下
へ運ばれるのを最小限にするように構成された現像剤送
出装置を使用することが非常に望ましい。この装置は、
印字ヘッドに現像剤が堆積するの最小限にするので、印
字ヘッドの清掃も最小限で済む。また、送出装置は、比
較的弱い電界レベルすなわち弱い振動エネルギーで正し
い符号およびサイズのトナーを送出することができるこ
とが非常に望ましい。
現像剤をその本来の目的に使用する前に、ちりなどの汚
染物資を除去する装置が知られている。
米国特許出願第７１８，６１５号に、そのような装置が
開示されている。像の現像に使用する前にトナーから紙
繊維などのちりを除去するのに適した現像剤ハウジング
内の位置に、電気的にバイアスしたローラーが配置され
ている。上記米国特許出願は、本出願で考えている印刷
方式とも関係がなく、本出願に開示し、特許請求の範囲
に記載した方式のトナー送出装置も示唆していない。
問題点を解決するための手段 本発明は、印字ヘッドの−の側に配置された現像剤すな
わちトナー送出装置と、印字ヘッドの他の側に配置され
電気的にバイアスされたシューを備えた印刷装置を提供
するものである。
トナー送出装置は、ホッパー内に入っている現像剤に接
して回転するように支持された通常の磁気ブラシを備え
ている。現像剤ドナー・ロールは、磁気ブラシと印字ヘ
ッド構造の中間で回転するように支持されている。磁気
ブラシは、直流電圧源を通じて約１００ボルトの直流バ
イアスが印加されている。ドナー・ロールに加えられた
約４００ボルトの交流電圧は、ドナー・ロールと印字ヘ
ッドとの間に局所電界を発生し、トナーを印字ヘッドの
開口の付近までジャンプさせる。正しい符号のトナーが
印字ヘッドのシールド電極に集積するのを避けるために
、約２０ボルトの直流電圧が交流電圧と直列にドナー・
ロールに印加されている。
本現像剤送出装置は、トナーの質量と電荷、特に最終的
に印字ヘッドへ運ばれる間違った符号のトナーの割合を
制御するように改良した構成をイ１えている。磁気ブラ
シの使用により、使用した通常のトナーとキャリヤの混
合現像剤の相互作用で最適な（すなわち、狭い）トナー
の電荷分布が得られる。この狭い電荷分布で、印字ヘッ
ドへ運ばれる間違った符号のトナーの割合を非常に小さ
くなる。この結果、印字ヘッドの汚染の速度が低下する
。磁気ブラシは、ドナー・ロールの上にトナーの単分子
層をざっと塗布し、直流電圧がドナー・ロールに堆積す
る単位面積当たりのトナーττ景を制御する。磁気ブラ
シで供給されるドナーを使用することにより、単部品ジ
ャンプ式現像装置において一般に使用される電界より弱
い電界で印字ヘッドヘジャンプさせることが可能なトナ
ーを使用することができる。
実施例 添付図面に、本発明の直接静電印刷装置１０の実施例を
示す。
印刷装置１０は、現像剤送出装置１２と、印字ヘッド構
造１４と背面電極すなわちシュー１６を備えている。
現像剤送出装置１２は、ホッパー２２の中に入っている
現像剤２０に接して回転するように支持された通常の磁
気ブラシ１８を備えている。現像剤ドナー・ロール２４
は、磁気ブラシ１８と印字ヘッド構造１４の中間で回転
するように支持されている。好ましいＴｅｆｌｏｎ　−
Ｓ　（デュポン社の商標）で被覆されたドナー・ロール
構造は、印字ヘッドから約０．００３〜０．０１５イン
チ離れている。Ｔｅｆｌｏｎ　−Ｓは、カーボン・ブラ
ックが小力Ｕされたテトラフｌレオロエチレン・フルオ
ロカーボンの重合体である。磁気ブラシには、直流電圧
源２６を通して約１００ボルトの直流バイアスが加えら
れる。ドナー・ロール２４には、交流電源２８から提供
される約４００ボルトの交流電圧と、直流電源２９から
提供される２０ボルトの直流バイアスが加えられる。印
加された電圧は、現像剤を磁気ブラシ１８へ引き付け、
ブラシ１８からトナーの単分子層をドナー・ロール２４
へ転移させる作用をする。続いて、単分子層は、印字ヘ
ッドの開口の近くにジャンプする。２０ボルト直流バイ
アスは、印字ヘッドのシールド電極の上に正しい符号の
トナーが集積するのを防止する。
現像剤は、１／２ｚ重量に等しい量のＡｅｒｏｓｉｌ（
ＤｅＨｕｓｓａ　Ｉｎｃ、の商標）と、１ｚ重量に等し
い量のステアリン酸亜鉛を含有する適当な絶縁性非磁性
トナー／キャリヤの混合物から成るものが好ましい。
本現像剤送出装置は、トナーの質量と電荷、特に最終的
に印字ヘッド１４へ運ばれる間違った符号のトナーの割
合を制御するように改良した構成を有する。トナー／キ
ャリヤ混合現像剤により、１・ナーの最適な（すなわち
、狭い）電荷分布が得られる。この結果、印字ヘッドの
汚染の速度が減少する。
印字ヘッド構造１４は、約ｏ、ｏｏｔインチ厚さのポリ
イミド薄膜から作った絶縁性基層部材３１を含む積層構
造である。基層部材３１は、クラッドであり、その片面
に厚さ約１ミクロンのアルミニウムの連続導電層すなわ
ちシールド３２が付いている。基層部材３１の反対の面
には、アルミニウムで作られた区分された導電層３４が
付いている。この積層構造には、直径が約０．００フイ
ンチの複数の穴すなわち開口３６（図には１個のみ示す
）が、情報を記録するのに適したパターンで設けられて
いる。これらの開口は、個別にアドレス可能な電極のア
レーを形成している。シールド３２が接地され、アドレ
ス可能電極に零ボルトが印可されると、その電極に関連
する開口によって、トナーが推進される。各開口は、基
層部材３１と導電層３２．３４を貫通している。
アドレス可能電極に一３５０ボルトが印可されると、ト
ナーは、開口によって推進されるのが阻止される。制御
電極の電圧をＯ〜−３５０ボルトの間で調整して、像の
濃度を変化させることができる。個々の電極のアドレス
指定は、印刷分野では周知のやり方で、電子的アドレス
可能印字エレメントを使用して行うことができる。
電極すなわちシュー１６は、円弧形であるが、本発明は
、そのような形状に限定されないことは理解されよう、
普通紙の記録媒体３０をへだてて印字ヘッドとは反対側
に配置されたシュー１６は、記録媒体をたわませて、記
録媒体とシューとの間に広い接触面積を提供する。
記録媒体３０は、給紙トレー４０から供給されたカット
紙であってもよい。紙シートは、印字ヘッドとシートの
間を通過するとき、０．００５〜０．０３０インチ程度
の距離だけ印字ヘッド１４から離れている。
シート３０は、側縁送出ロール対４２を通してシュー１
６に接触して搬送される。
印刷中、シュー１６は、直流電圧源３８で約４００ボル
トの直流電位に電気的にバイアスされる。
印字ヘッドとシューの間にシートが存在してないとき、
スイッチ４０が作動して直流バイアスされた交流電源４
３をシュー１６に接続し、印字ヘッドを定期的に清掃す
る。電源４３によって加えられる電圧は、トナー送出装
置からトナーをジャンプさせるのに使用した電圧（すな
わち、電圧源２８）と、周波数は同じであるが、位相は
１８０°ずれている。
これにより、シートと印字ヘッドとのすき間にあるトナ
ーが振動して、印字ヘッドに衝突する。
振動しているトナーと印字ヘッドの制御電極上のトナー
との間に生じた運動量の転移により、制御電極上のトナ
ーがこぼれ落ちる。落下したｌ・ナーは、シュー１６の
上を通過する記録媒体の上に堆積する。
定着ステーションでは、定着装置５４が転移したｌ−ナ
ー粉末像をシート３０へ永久的に定着する。定着装置５
４は、バックアップ・ローラー５８に圧接された加熱定
着ローラー５６を備えているものが好ましい。トナー扮
末像は、定着ローラー５５に接触して通過し、シート３
０へ永久的に定着される。定着後、シート３０は、シュ
ート（図示せず）によってキャッチ・トレー６２へ案内
され、オペレータにより印刷装置から取り出される。
【図面の簡単な説明】
添付図面は、本発明による直接静電印刷装置の略図であ
る。 符号の説明 １０・・・印刷装置、　　　　１２・・・現像剤送出装
置、１４・・・印字ヘッド構造、　１８・・・磁気ブラ
シ、２０・・・現像剤、　　　　　２２・・・ホッパー
、２４・・・ドナー・ロール、　２６・・・直流電圧源
、２８・・・交流電圧源、　　　２９・・・直流電圧源
、３０・・・記録媒体（シート）、３１・・・基層部材
、３２・・・導電層、　　　　　３４・・・区分された
導電層、３６・・・開口、　　　　　　３８・・・直流
電圧源、４０・・・スイッチ、　　　　４２・・・送出
ロール対、４３・・・交流電圧源、　　　５４・・・定
着装置、５６・・・定着ローラー、 ５８・・・バックアップ・ローラー。 第１図 手続補正書く方式） ％式％ ２、発明の名称　　　直接静電印刷装置とトナー送出装
置３、補正をする者 事件との間係　　出願人 名称　　　ゼロックス　コーポレーション４、代理人 ５、補正命令の日付　　昭和６３年４月２６日６、補正
の対象　　　　（１）明細書の図面の簡単な説明の欄（
２）図　　面

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）トナー送出装置、 複数の開口を有し、前記トナー送出装置によって前記開
    口の近くに供給されたトナーを前記開口を通して運ぶよ
    うに構成された印字ヘッド構造、および 前記印字ヘッドの前を通過するようにコピーシートを支
    持し、前記トナー送出装置から前記印字ヘッドを通して
    運ばれたトナーを引き付けて、前記トナーを像の形状で
    前記コピーシートに付着させるように構成されたコピー
    シート支持手段、 を備えている印刷装置であって、 前記トナー送出装置は、前記印字ヘッドの前記開口の詰
    まりを最小限にするため前記トナーを調整する手段と、
    前記調整されたトナーを前記調整手段から前記開口の近
    くの領域まで運搬するドナー構造とを備えていることを
    特徴とする印刷装置。
  2. （２）前記ドナー構造は、前記トナーを前記開口の近く
    の前記領域までそっと運ぶように構成されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第１項記載の印刷装置。
  3. （３）前記調整手段は、前記トナーの電荷分布を最適に
    する手段から成ることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載の印刷装置。
  4. （４）前記調整手段は、磁気ブラシから成ることを特徴
    とする特許請求の範囲第３項記載の印刷装置。
  5. （５）さらに、前記磁気ブラシを電気的にバイアスして
    静電界を発生させ、前記トナーを前記磁気ブラシから前
    記ドナー構造へ転移させる電気的バイアス手段を備えて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の印刷
    装置。
  6. （６）さらに、前記ドナー構造を電気的にバイアスして
    弱い振動エネルギー場を発生させ、前記トナーを前記ド
    ナー構造から前記開口の近くの前記領域へ穏やかに移動
    させる電気的バイアス手段を備えていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第５項記載の印刷装置。
  7. （７）前記ドナー構造は、前記磁気ブラシと前記印字ヘ
    ッド構造の中間で回転するように支持されたロール部材
    から成ることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の
    印刷装置。
  8. （８）さらに、前記コピーシート支持手段を電気的にバ
    イアスして前記トナーをコピーシートへ引き付ける静電
    界を発生させる電気的バイアス手段を備えていることを
    特徴とする特許請求の範囲第７項記載の印刷装置。
  9. （９）前記印字ヘッド構造は、その両側に、複数の制御
    電極と連続シールド電極を備えていることを特徴とする
    特許請求の範囲第８項記載の印刷装置。
  10. （１０）前記ドナー構造は、前記印字ヘッド構造から約
    ０．００６インチ離して配置されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第９項記載の印刷装置。
  11. （１１）前記コピーシート支持手段は、コピーシートを
    前記印字ヘッド構造から約０．００５インチの所に位置
    決めすることを特徴とする特許請求の範囲第１０項記載
    の印刷装置。
  12. （１２）さらに、前記印字ヘッド構造に付着しているト
    ナーを定期的に除去する手段を備えていることを特徴と
    する特許請求の範囲第１１項記載の印刷装置。
  13. （１３）トナーを印字ヘッド構造へ供給するトナー送出
    装置であって、 前記印字ヘッド構造の開口の詰まりを最小限にするため
    前記トナーを調整する手段と、 前記調整されたトナーを前記調整手段から前記開口の近
    くの領域へ運搬するドナー構造、を備えていることを特
    徴とするトナー送出装置。
  14. （１４）前記ドナー構造は、前記印字ヘッドの開口の近
    くの領域へ穏やかに運搬するように構成されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第１３項記載のトナー送出
    装置。
  15. （１５）前記調整手段は、前記トナーの電荷分布を最適
    にする手段から成ることを特徴とする特許請求の範囲第
    １４項記載のトナー送出装置。
  16. （１６）前記調整手段は、磁気ブラシから成ることを特
    徴とする特許請求の範囲第１５項記載のトナー送出装置
    。
  17. （１７）さらに、前記磁気ブラシを電気的にバイアスし
    て静電界を発生させ、前記トナーを前記磁気ブラシから
    前記ドナー構造へ転移させる電気的バイアス手段を備え
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第１６項記載の
    トナー送出装置。
  18. （１８）さらに、前記ドナー構造を電気的にバイアスし
    て弱い振動エネルギー場を発生させ、前記トナーを前記
    ドナー構造から前記開口の近くの前記領域へ穏やかに移
    動させる電気的バイアス手段を備えていることを特徴と
    する特許請求の範囲第１７項記載のトナー送出装置。
  19. （１９）前記ドナー構造は、前記磁気ブラシと前記印字
    ヘッド構造の中間で回転するように支持されたロール部
    材から成ることを特徴とする特許請求の範囲第１８項記
    載のトナー送出装置。
  20. （２０）前記ドナー構造は、前記印字ヘッド構造から約
    ０．００６インチ離して配置されていることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１９項記載のトナー送出装置。
  21. （２１）さらに、前記印字ヘッド構造に付着しているト
    ナーを定期的に除去する手段を備えていることを特徴と
    する特許請求の範囲第２０項記載のトナー送出装置。
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