JPS6381492A

JPS6381492A - 静電記録装置

Info

Publication number: JPS6381492A
Application number: JP22915786A
Authority: JP
Inventors: Mikio Amaya; 天谷　幹夫; Sumitaka Aida; 相田　純孝; Junzo Nakajima; 淳三中島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1986-09-26
Filing date: 1986-09-26
Publication date: 1988-04-12
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: JPH0652441B2

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】〔概　要〕本発明は針状記録電極に正の電圧、制御電極に負の電圧
を印加し、静電記録紙や静電ベルトの記録体に静電潜像
を形成し、トナー現像する静電記録方式において、記録
の際に生じるドツト抜け（放電欠落）の問題点を解決す
るため、該記録体の記録層の表面に導電性の粒子を分散
させて配置し、放電を促進させる効果を持たせることに
より、記録ドツトの欠落を防止するようにしたものであ
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は複数の針状記録電極を用いて、−旦絶縁性記録
体に潜像形成、トナー像形成を行い、これを普通紙に転
写する方式の所謂、静電記録方式の静電記録装置に関す
る。

かかる静電記録装置は、（１１高速記録が可能である、
（２）高解像が得られる、（３）記録時の騒音、かす。

煙の発生がない、（４）電極針の構成が簡単である、（
５）明るいところで記録でき暗箱にする必要がない、等
の利点があり、高速ファクシミリやコンピュータ周辺機
器であるプリンタ、ブロック等に利用されている。

しかし、これらのファクシミリやプリンタ、プロッタに
おいては、データ処理の高度化１画像処理の高級化に伴
い、高解像で鮮明な文字や図形を出力することが要求さ
れている。このため、上記の静電記録装置においても、
解像度を向上させるため、所定長当たりの針状記録電極
の本数を増やして密度を高めることに伴って、針状記録
電極によって形成される潜像のドツトの大きさを極力小
さくする必要がある。

〔従来の技術〕

本発明を適用する静電記録技術は、各種の応用発展形態
があるが、ここでは、絶縁性記録体として中間記録体を
用いるタイプと、絶縁性記録体として静電記録紙を用い
るタイプの二通りのものについて説明する。

まず、第一のタイプとして、絶縁性記録体として中間記
録体を用いる方式に適用する場合について説明する。

かかる記録方式は、先に本発明者等によって特願昭５５
−１８３４８２号、特願昭５６−６５５２９号（対応米
国特許第４．３９６，９２７号）等によって提案されて
いる。

ここでは、かかる記録方式の概略を説明する。

第４図は記録部の構成を示したものであり、記録電極ｌ
は複数のグループからなる針状記録電極２を一列に並べ
たマルチスタイラスを構成している。この記録電極ｌに
対して誘電体フィルムからなる絶縁性記録体３を接触せ
しめる。一方、固定された円筒スリーブ４の内部に、回
転する磁気ローラ５を有する磁性トナー現像機６が上記
絶縁性記録体３を介して記録電極１と対向する位置に配
置される。更に円筒スリーブ４の上には複数のセグメン
トに分割された対向電極７を密着して配置する。

記録を行うに当たっては、円筒スリーブ４の外周に磁性
トナーを転送し、針状記録電極２に対して画像信号に対
応した電圧を印加し、かつ対向電極７に逆極性の電圧を
選択的に印加することにより、絶縁性記録体３に磁性ト
ナーを付着せしめてトナー像を形成する。

第５図は針状記録電極２に電圧が印加された状態におい
て、磁性トナーが付着されてトナー像１９が形成される
様態を拡大して説明している。図中の符号２，３，４，
５．７は第４図に対応している。絶縁性記録体３が例え
ば図示矢印方向に移動しつつある間に、針状記録電極２
と対向電極７とにそれぞれ逆極性の電圧パルスを印加す
ると、針状記録電極２と絶縁性記録体３０間の微小空隙
において気中放電が起こり、絶縁性記録体３の針状記録
電極２例の面上に潜像電荷２０が形成される。

これと同時に選択されたセグメント上に運ばれてきた磁
気ブラシ１８の先端のトナーに逆極性の電荷が注入され
、潜像電荷２０のクーロン力と引き合って絶縁性記録体
３上にトナー像１９が形成される。

なお、絶縁性記録体３０針状記録電極２側の面には気中
放電を生ぜしめるのに必要な微小空隙を保つため、所定
の高さをもつ凹凸層が形成されている。

第６図は記録装置の全体構成を示しており、図中の符号
１，３，６．７は第４図に対応している。

絶縁性記録体３は誘電体フィルムをベルト状にしてロー
ラ８．９．１０によって一定の速度で回転させる。該絶
縁性記録体３の内側に記録電極１の先端を接触セしやる
よう配置する。また、対向電極７を円筒スリーブ４の面
に有する磁性トナー現像機６を針状記録電極１と対向し
て配置する。第４図、第５図を参照して説明したごとく
絶縁性記録体３上にトナー像を形成した後に、絶縁性記
録体３を回転して、接地したローラ９の部分で記録紙１
２を絶縁性記録体３に平行に搬送し、裏面から転写ロー
ラ１３を用いてトナー像を記録紙１２に転写する。その
後、記録紙１２上の転写像は定着機１４によって記録紙
１２に固着される。他方、絶縁性記録体３を更に回転さ
せ、絶縁性記録体３の両面にコロナ除電器１６と１７を
相対して配置した部分で、互いに位相を異にする交番電
圧をそれぞれのコロナ除電器に加えると、絶縁性記録体
３上に残留した磁性トナーの電荷が消去され、該磁性ト
ナーの絶縁性記録体３へ付着する力が弱められる。更に
絶縁性記録体３を回転させ記録部へ搬送させると、残留
した磁性トナーは磁性トナー現像機６内の磁気ローラ５
の磁力によって回収される。

次に、上記の記録装置に従来用いていた絶縁性記録体３
の構成について第７図を用いて説明する。

基材３０はポリエステル、ポリエチレンテレフタレート
、ポリカーボネイト、ビニロン、ポリエチレン等の有機
樹脂からなる絶縁性のベースフィルムを用い、その厚さ
は薄い方が記録電圧を低くできるが、機械的強度の面を
考慮して９〜２５μｍ程度が良い。この基材３０の上に
記録電極との間に微小ギャップを保つため、数μｍ〜数
ＩＯμｍの絶縁性顔料からなるスペーサ材３１を、樹脂
からなるバインダー材３２に混入したものを塗布しであ
る。これらのスペーサ材３１．バインダー材３２は、繰
り返しの記録に耐えるようにそれぞれ強度を持った材料
を使用することが必要である。

次に、本発明を適用する第２のタイプの記録方式として
、絶縁性記録体として静電記録紙を用いるものについて
説明する。

第８図は、静電記録紙４０を用いた方式である。

これは最初、針状記録電極４１を複数本並べたものとセ
グメント状の制御電極４３を一体にしてモールド樹脂４
２で固めた記録電極４１に数１００ｖの高電圧を加え、
静電記録紙４０上に静電潜像を形成する。この潜像を磁
気ブラシ現像機５０で現像し、トナー像を形成し可視化
する。このトナー像は定着機６０にて静電記録紙４０に
固着する。

次に、上記の静電記録に用いられる静電記録紙について
第９図を用いて説明する。静電記録紙４０は紙からなる
基材４４に抵抗値が１０６〜１０９Ωｃｍ程度の中間導
電層４５を設け、その上に記録層４６を設けである。こ
の記録層４６は電荷保持のために、誘電性の絶縁性材料
を用い、さらに記録電極との間に微小ギャップを保つた
め、数μｍ〜数１０μｍの顔料からなるスペーサ材４７
を、樹脂からなるバインダー材４８に混入したものを塗
布しである。また基材４４の紙に電解質の液をしみ込ま
せて導電性を持たせて中間導電層４５を省いたものもあ
る。

〔発明が解決しようとする問題〕

さて、以上二つのタイプの記録方式における記録体を用
いて記録電極により潜像を形成する場合、針状記録電極
に負の電圧を印加する方法と、針状記録電極に正の電圧
を印加する方法がある。ここでは以下、前者を負極性放
電による記録、後者を正極性放電による記録と呼ぶ。

従来、静電記録においては負極性放電による記録を行う
ことが多く、その理由は、負極性放電の方が放電を起こ
しやすく、容易に像形成ができるためであった。しかし
、負極性放電はドツト径が広がる傾向があり、針状記録
電極の線径の数倍のドツトが形成される。また低湿度下
ではドツト径が不均一になりやすく、異常に大きなドツ
トが現れる欠点があった。これは、静電記録の高解像化
という点において望ましいことではなかった。

ここで、負極性放電、正極性放電におけるドツト径の相
違について第一のタイプの記録方式を例にとって説明す
る。

第１０図（ａ）、　（ｂ）にそれぞれ負極性放電、正極
性放電の放電形態を示す。

負極性放電は針状記録電極２−１が導体であることから
、−次電子は発生し易いが、潜像を形成するための絶縁
性記録体３への電荷分布は、対向電極面積が広いために
広がる傾向がある。

これに対し、正極性放電では絶縁性記録体３が絶縁体で
あることから、−次電子は発生し難いが、電子が吸い寄
せられる針状記録電極２−２の面積が小さいことから、
絶縁性記録体３への電荷分布は狭まる傾向にある。

従って、正極性放電においてはドツト径が小さくなるも
のである。

このため、近年、正極性放電による記録を取り入れる例
がみられる。正極性放電は、ドツト径の広がりが少なく
、電極線径の１．５〜２倍以内のドツトが均一に得られ
、針状記録電極の密度を高めても解像性が保たれ、高解
像化に向くという利点がある。しかし、正極性放電の欠
点として、放電が起こりにくく、ドツト抜け（放電欠落
）が生じるという現象があった。ドツト抜けが生じると
、文字パターンの一部あるいは線パターンの一部が空白
になり、不十分な画像しか得られず、問題であった。

このことは静電記録紙を用いる第二のタイプについても
同様である。

上記の事実をより明確にし、問題点に対する理解を深め
るため、第１１図を用いて正極性放電では放電欠落が生
じ易い理由について述べる。

第１１図は、針状記録電極２に正の電圧を加え、対向電
極（図示せず）に負の電圧を加え、記録体の記録層と針
状記録電極２の間の空隙において放電を起こす状況を説
明したものである。この場合、記録電圧が上昇すると空
隙部の電界が強くなり、記録層の表面の電位が上昇し、
放電を起こすトリガーとなる一次電子は記録層の表面か
ら放出される。この−次電子が空気中の気体分子と衝突
して、二次電子と正のイオンを発生し、さらに二次電子
が気体分子と衝突を繰り返すことにより、電子のなだれ
増倍が起こり、放電が進行する。放電が起こると電子は
針状記録電極２の方に吸収され、正のイオンは記録層の
表面に付着し、正の静電潜像が形成される。ところが、
記録層は絶縁体であるため、金属等に比べて一次電子の
放出確率は非常に少なく、−次電子を放出させるために
は強い電界を必要とする。このため記録層と針状記録電
極２が最も近づいた凹凸面の凸部で最も多く一次電子の
放出が起こると思われる。このように正極性放電におい
ては、−次電子の放出が起こりにくいため、後に続く二
次電子のなだれ増倍も起こらず、放電欠落と呼ばれる現
象が生じるのである。

この放電欠落を少なくする方法として、記録層の構成を
改良して凸部分の数を増やす方法が報告されている。前
述の説明から明らかなように凸部分の近傍において一次
電子の放出が起こり易いため、針状記録電極２の直下に
複数個の凸部分を設けるように記録層を構成する手段で
ある。具体的には記録層として塗布する材料のうち、ス
ペーサ材の重量成分を多くして、同一面積中に作る凸部
分の比率を高める方法である。

この方法によるとドツト欠落は低減される。しかし、ま
だ以下のような問題点が残っている。

（１）記録層中に含まれるスペーサ材（顔料）の比率が
高いため、バインダー成分が相対的に少な（なり、記録
層としては割れ、剥がれの生じ易いもろいものとなって
しまう。

（２）スペーサ材として用いられる無機顔料は固く、そ
の密度を高めた場合記録電極に対する一種の研磨紙の役
割をして、ヘッドの寿命を短くしてしまう。

特に第一のタイプとして説明した絶縁性記録体として静
電記録ベルトを用いるタイプは、繰り返しの使用におい
ては記録層の凸部分の樹脂が削られたり、あるいは記録
電極のモールド樹脂が付着したりすることによって、凸
部分の先端が丸くなってしまい、−次電子が放出されに
くくなり、放電欠落が増加する傾向がある。

以上述べたように正極性放電による記録は、ドツト径が
広がらず均一であるため、画像としてはシャープで高解
像な出力が得られるという反面、ドツト欠落を生じ易く
、これを解決する良好な手段が見当たらないため、−ｉ
には普及していないのが現状である。

なお、これは第９図に示した第二のタイプにおける静電
記録紙を用いる場合においても同様である。

ＣｎＭ題点を解決するための手段）本発明の記録体は、基材、記録層からなる絶縁性記録体
において、該記録層が一種あるいは数種の絶縁性材料を
用いて凹凸部を形成し、その表面に導電性の粒子（放電
核）を分散配置する構成からなる。

〔作　用〕

針状記録電極に正の電圧を加えた正極性放電による記録
を行う場合、本発明の記録体では、記録層の絶縁材料の
上に設けた放電核から一次電子が容易に飛び出し、空中
の気体と衝突して二次電子の放出を促進する作用がある
。

〔実施例〕

第１図は、本発明による記録体の構成の実施例を示す図
で、図中７０は記録層で針状記録電極との間に適正ギャ
ップを保つためにスペーサ材７１がバインダー材７２に
混入され塗布されている。７３はこれらを支持する基材
である。さらに本発明においては、記録層７０の上に導
電性材料からなる放電核７４を複数個分散して設けるこ
とを特徴としている。

上記記録Ｊ’Ｗ７０のスペーサ材としては、酸化亜鉛。

酸化チタン、珪酸、炭酸カルシウム、クレー、タルク、
マイカ、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム。

硫酸カルシウム、ガラスピーズ等、抵抗値が１０１２Ω
１以上の絶縁性物質が用いられる。また、バインダー材
としては、ポリメチルメタクレート、ポリスチレン、塩
化ビニル−酢酸ビニル共重合体。

塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体、ポリエステル樹
脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリ
ル樹脂、エポキシ樹脂等の抵抗値が１０１２Ω１以上の
有機材料が用いられる。放電核７４としては、単体で、
１０３Ω口以下の導電性を示す材料であれば良く、カー
ボン、グラファイト、金。

銀、ニッケル、タングステン等の表面酸化が起こりにく
い金属や無機物の粉体や粒子が望ましい。

また、この放電核７４は記録層７０のバインダー材７２
と強い結合力を持たせるため、バインダー材７２に埋め
込むか、他の樹脂を用いてバインダー材と結合させるこ
とが望ましいが、バインダー材７２等の絶縁性材料にす
べてが覆われてしまうと効果がなくなるため、少なくと
も放電核７４の一部は露出して導電性を保たせる必要が
ある。

さて、本発明による記録体を用いた場合の効果について
第２図を用いて説明する。第２図は第１図の記録体に針
状記録電極２を用いて像形成を行う際の放電現象説明図
である。針状記録電極２に正の電圧を加え、対向電極（
図示せず）に負の電圧を加えると、記録層７０と針状記
録電極２の間に電界がかかり、記録層７０の表面の電位
が上昇する。

このため、放電核７４の部分の電位も上昇し、放電の闇
値以上の電界が加わると、放電核７４から一次電子が飛
び出し始める。この−次電子が空気中の気体分子と衝突
して二次電子を放出し、二次電子のなだれ増倍が起こる
。この増倍によって多数の電子と正イオンが発生し、電
子は針状記録電極２に吸収され、正イオンは記録層７０
の表面に付着し、正の静電潜像を形成する。ここで、放
電核７４は導電性の材質で構成されるため、−次電子の
放出が比較的低い電界で容易に起こる。

このため、本発明における記録体は、負極性放電を起こ
したときと同様な形態で放電を進行させることができ、
放電欠落の少ない像形成が可能となる。これに対して、
従来の方法では記録層を構成するスペーサ材７１やバイ
ンダー材７２の絶縁材料から一次電子を放出させる必要
があり、導体に比べて非常に強い電界の集中を必要とす
るため、結果的に放電を起こりに＜＜シていると言える
。

上記の放電核７４を記録層７０の表面に分散させるにつ
いては、さらに以下に述べる条件を満たすことが望まし
い。

（１）　　放電核を構成する導電性粒子の径は、記録に
際して用いられる針状記録電極２の針径および隣接針量
の距離に比べて小さい方が良い。導電性粒子の径がこれ
より大きいと、放電に際して生じる潜像電荷によるドツ
ト径が大きくなり、解像度が悪くなる。また隣接針の間
に導電性粒子が存在すると、電圧の加わっている針状記
録電極と加わっていない針状記録電極の隣同志で放電や
ショートが起こり、スポットと呼ばれる大きなドツトが
生じてしまう。このため、導電性粒子の径は針状記録電
極の径のＡ以下が望ましい。

（２）上記導電性粒子は複数個記録層の上に分散して存
在するように塗布を行うが、その分散の度合は各々の針
状記録電極の直下に少なくとも１個あるいは複数個存在
することが必要である。′分散の度合が少なすぎ、針状
記録電極の直下に１個も存在しない場合があると、その
部分では放電核の効果がないため、ドツト抜け（放電欠
落）が発生し易くなる。

（３）上記導電性粒子の配置は、記録層の凹凸面の凹部
に比較的多く存在し、凸部にはほとんど存在しないこと
が望ましい。これは凸部に導電性粒子が存在すると、そ
の粒子は針状記録電極や制御電極と直接接触する確率が
高くなり、針状記録電極や制御電極に半選択電圧が加わ
っただけで、接触により導電性粒子に電荷が注入される
。

この現象により導電性粒子が帯電すると、放電を起こさ
ない領域、すなわち画像の背景部でドツトが形成されて
しまい、画質を劣下させてしまう。

次に、前述した第二のタイプにおける記録方式に適用す
る絶縁性記録体の実施例を説明する。

第３図は、本発明の実施例による記録体の構成を示す図
で、図中８０は記録層で針状記録電極との間に適正ギャ
ップを保つためにスペーサ材８１がバインダー材８２に
混入され塗布されている。８３は中間導電層で抵抗値１
０ｂ〜１０９ΩｃＩ１１からなる導電体により形成され
る。８４はこれらを支持する基材である。さらに本発明
においては、記録層８０の上に導電性材料からなる放電
核８５を複数個各々電気的に独立して分散して設けるこ
とを特徴としている。

上記記録層８０のスペーサ材としては、酸化亜鉛。

塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体、ポリエステル樹
脂、ポリウレタン樹脂、ポリカーボネイト樹脂、アクリ
ル樹脂、エポキシ樹脂等の抵抗値が１０１２Ω印以上の
有機材料が用いられる。放電核８５としては、単体で、
１０″Ω１以下のカーボン、グラファイト、金、根、ニ
ッケル、タングステン等が望ましい。

〔発明の効果〕

以上、本発明による静電記録装置を用いれば、記録電極
の針状記録電極に正の電圧を加える正極性放電による記
録において、放電のトリガーとなる一次電子の放出を容
易にし、放電欠落を防ぐ効果があるため、ドツト抜けの
ない画像が得られ、正極性放電の特徴であるドツトの解
像性を生かすことができ、静電記録の高解像度化を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の要部を示す図、第２図は本発明
の説明図、第３図は他の実施例の要部を示す図、第４図
は本発明を適用する装置を示す図、第５図は本発明を適
用する記録方式説明図、第６図は本発明適用の記録装置
説明図、第７図は従来例の図、第８図は本発明適用技術
説明図、第９図は従来例の図、第１０図は放電形態の説
明図、第１１図は従来例の図である。図において、７０は記録層、７１はスペーサ材、７２は
バインダー材、７３は基材、７４は放電核を示す。坪ｇ！４鴎例第１図１Ｆネ明３−区第２図本発明電絶例第３図滞発明そ３１Ｔ’１ｒｌｔ装↑ 第４図コ半廃彬穫通庁１ｉｓｔζ鋒方式比明哲第５図 ↓ 絆Ｅ！ｌ’１通■＾ν轢Ａ１明国第６図ィ＆＊例第　７　図第８図従来例第９図ＩＱＩ　　　　　　　　　　　　　　　（ｂン箪電形態
纒芝明ｍ第１０図従来例第１１　ｖ！Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁性記録体を介して記録電極と、該記録電極に
対向する対向電極が配置され、該記録電極と対向電極間
に電圧を印加して該絶縁性記録体に潜像を形成する記録
装置において、該記録電極と対向電極に印加する電気極性をそれぞれ正
、負とするとともに、該絶縁性記録体は基材および凹凸状の記録層を含んで形
成され、該記録層の表面に導電性の粒子を各々分散して
配置したことを特徴とする静電記録装置。
（２）記録電極と制御電極間に電圧を印加して静電記録
紙に潜像を形成する記録装置において、該記録電極と制
御電極に印加する電気極性をそれぞれ正、負とするとと
もに、該静電記録紙は基材および凹凸状の記録層を含んで形成
され、該記録層の表面に導電性の粒子を各々分散して配
置したことを特徴とする静電記録装置。
（３）該記録層に分散配置される導電性粒子の径が、該
記録電極の径に比べて充分に小さいことを特徴とする特
許請求の範囲第（１）項または第（２）項に記載の静電
記録装置。
（４）該導電性粒子の径が、該記録電極の径の１／２以
下であることを特徴とする特許請求の範囲第（３）項に
記載の静電記録装置。
（５）該記録層に分散される導電性粒子が、該記録層の
凹凸面の凹部に比較的多く配置されることを特徴とする
特許請求の範囲第（３）項に記載の静電記録装置。