JPH0122617B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、互いに対向された記録電極と対向電
極との間に記録体を介在させるとともに、前記両
電極のうちの一方の電極側にトナー粒子を保持さ
せた状態において、前記記録電極に記録電圧を印
加することにより、前記トナー粒子をクーロン力
にて前記一方の電極から記録体へ移行させて記録
を行う型式に属する記録装置に関する。

従来、この種の記録装置としては、磁性を有す
るトナーを用い、記録電極または対向電極の近傍
に設けた磁石の磁力により、記録電極または対向
電極上にトナー粒子を保持し、記録を行う際に、
記録電極に記録電圧を印加して前記記録電極また
は対向電極上のトナー粒子に電荷を与え、この電
荷によつて発生するクーロン力により、前記磁力
に抗して前記トナー粒子を記録体に移行させるも
のがあつた。

しかし、このような従来の記録装置では、 (イ) 記録電極に対する記録電圧の印加を開始して
初めて、ある時定数によりトナー粒子が帯電さ
れて行くため、記録電圧を高くしないと、記録
電圧の印加開始時点からトナー粒子が十分に帯
電されて記録体へ移行するまでに時間が長くか
かる。したがつて、記録電圧を高くしないと、
記録速度を速くすることができない。

(ロ) 外周面に複数のＮ極およびＳ極を交互に形成
された磁気ロールをスリーブ内において回転さ
せることにより、トナー粒子を前記スリーブの
外周面に沿つて移動させ、これによつて、前記
両電極間（前記スリーブ自体が対向電極を構成
することもある）にトナー粒子を供給するとと
もに、前記磁気ロールの磁力によつて一方の電
極上にトナー粒子を保持させる場合には、同電
極上に保持されるトナー粒子の量および整列方
向は、前記磁気ロールの回転とともに周期的に
変化してしまうので、記録電圧印加のタイミン
グを前記磁気ロールの回転に同期させないと、
記録濃度が不均一になる。しかし、同期させる
と、記録速度が前記磁気ロールの回転速度に拘
束されることになり、これによつても記録速度
を速くすることができなくなる。

等の欠点があつた。

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、記録電圧を低くし、なおかつ記録速度
を向上させることができ、しかも記録濃度を均一
にすることができる記録装置を提供することを目
的とする。

本発明による記録装置は、対向電極の表面に誘
電体層を設け、前記対向電極とこの対向電極に間
隙を介して対向されたトナー供給源との間にバイ
アス電圧を印加することにより、前記誘電体層上
にクーロン力にてトナー粒子を保持させ、さら
に、記録電極に記録電圧を印加することにより、
前記誘電体層上のトナー粒子を前記クーロン力と
反対方向のクーロン力にて記録体に移行させて記
録を行うものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいてさ
らに詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す。この実施例
において、アルミ合金等の導電性の非磁性体材料
で構成されたスリーブ１は、その軸線を中心とし
て、図示しない駆動装置により、図上矢印Ａ方向
に回転されるようになつている。このスリーブ１
は、本実施例においてトナー供給源を構成するも
のであり、接地されている。

前記スリーブ１内には、外周面に複数のＮ極お
よびＳ極を交互に形成された磁気ロール２が、同
スリーブ１と同軸に収容されている。前記スリー
ブ１の上部付近には、ホツパー３が設けられてお
り、このホツパー３の底部開口の下方には、ドク
ターブレード４が形成されている。前記ドクター
ブレード４の先端部は、間隙５を介してスリーブ
１の外周面に対向されている。

前記ホツパー３内には、高抵抗（抵抗率が10¹⁰
〔Ωcm〕以上のものが好ましい）で、かつ磁性を
有する一成分トナー６が収容されている。

前記スリーブ１の下方には、同スリーブ１と平
行方向に現像スリーブ７が設けられている。この
現像スリーブ７は、本実施例において対向電極を
構成するものであり、アルミ合金等の導電性の非
磁性体材料で構成されており、かつバイアス電源
８から負の電圧を印加されるようになつている。
また、この現像スリーブ７は、その軸線を中心と
して、図示しない駆動装置により、スリーブ１と
反対方向（矢印Ｂ方向）に回転されるようになつ
ている。さらに、前記現像スリーブ７の外周面に
は、誘電体層９が被覆されており、この誘電体層
９の表面とスリーブ１の外周面との間には、適当
な間隙１０が設けられている。

前記現像スリーブ７の下方には、多数の記録電
極１１が、エポキシ樹脂等の絶縁体からなる記録
電極保持部１２に埋設された状態で設置されてい
る。ここで、前記記録電極１１の上端部は、現像
スリーブ７の軸線と暴行な直線上に、同一ピツチ
で１列に整列されており、かつ適当な大きさの間
隙を介して誘電体層９の表面に対向されている。
また、前記記録電極１１は、それぞれ画像信号ａ
を増幅して記録電圧に変換する画像信号増幅器１
３（本実施例において記録電圧印加回路を構成す
るものである）の出力に接続されている。また、
前記記録電極保持部１２には、前記記録電極１１
とともに磁石１４が、前記記録電極１１に接触し
た状態で埋設されている。

１５，１６は紙送りローラであり、これらの紙
送りローラ１５，１６は、普通紙、静電記録紙等
の記録体１７を、記録電極１１と誘電体層９との
間を、現像スリーブ７の軸線に対して垂直方向に
通過させるようになつている（矢印Ｃは記録体１
７の移動方向を示す）。

次に、本実施例の作動を説明する。

ホツパー３内のトナー６は、同ホツパー３の底
部開口からスリーブ１の外周面上に供給される。
そして、同外周面上に供給されたトナー６は、ス
リーブ１が矢印Ａ方向に回転されることにより、
同外周面上に保持されたまま、間隙５を経由し
て、スリーブ１の回転方向と同方向に搬送されて
行き、やがて現像スリーブ７に接近する。

ここで、現像スリーブ７は、バイアス電源８に
よつて負の電圧が印加されており、かつこの現像
スリーブ７の外周面には誘電体層９が被覆されて
いるため、スリーブ１に、現像スリーブ７と逆極
性の電荷（ここでは正の電荷）が誘導される。そ
して、このスリーブ１に誘導された電荷によつ
て、スリーブ１上のトナー層の表層には、現像ス
リーブ７とは逆極性の電荷（ここでは正の電荷）
が現れる。

さて、このようにして帯電した前記表層のトナ
ー粒子には、第２図にモデル化して示したよう
に、互いに反対方向の２種類の力が作用すること
になる。

すなわち、一つの力は、磁力F_Mであり、この
F_Mはスリーブ１側に向かつて作用する。また、
他方の力は、スリーブ７の電荷と前記トナー粒子
の電荷との間に働くクーロン力F_Qであり、この
F_Qは現像スリーブ７に向かつて作用する（なお、
さらに詳しくみると、前記トナー粒子には、重
力、およびスリーブ１が回転していることによる
遠心力が作用するが、これらの力はF_M，F_Qに比
較して微小であるため、ここでは考えないものと
する）。

したがつて、F_QがF_Mより大きいと、前記トナ
ー粒子は誘電体層９に吸着される。そして、その
後、スリーブ１および現像スリーブ７がさらに回
転を続けることによつて、同トナー粒子はスリー
ブ１から完全に離脱し、誘電体層９上に移行する
ことになる。

他方、スリーブ１上のトナー粒子のうち、その
粒子に作用するF_MがF_Qより大きかつた粒子は、
スリーブ１上に保持されたまま、同スリーブ１の
回転とともに矢印Ａ方向に搬送され、ホツパー３
から新たに同スリーブ１の外周面上に供給される
トナー粒子と合流し、再び現像スリーブ７の近傍
に向かう。

このように、トナー粒子がスリーブ１から現像
スリーブ７に移行するか否かは、F_M，F_Qの大小
関係によつて決まるので、スリーブ１から現像ス
リーブ７に移行するトナー粒子の量は、バイアス
電源８から現像スリーブ７に印加されるバイアス
電圧の大きさ、磁気ロール２の残留磁気の大き
さ、トナー６の磁化率、および誘電体層９の特性
等によつて決まる。

そして、スリーブ１から誘電体層９上に移行し
たトナー粒子は、引き続き正の電荷を保持するの
で、引き続き前記クーロン力F_Qにて同誘電体層
９上に保持され、同誘電体層９上においてトナー
層１８を構成しつつ、現像スリーブ７の回転とと
もに、矢印Ｂ方向に搬送され、やがて記録電極１
１の上方に至る。

このようにして記録電極１１の上方に搬送され
てきたトナー粒子には、第３図にモデル化して示
したように、３種類の力が作用する。

すなわち、１つの力は、正の電荷を保持したト
ナー粒子と負のバイアス電圧を印加された現像ス
リーブ７との間に作用するクーロン力F_Qであり、
このF_Qは現像スリーブ７に向かつて作用する。
また、他の１つの力は、磁石１４と磁性を有する
トナー粒子との間に作用する磁力F_nであり、こ
のF_nは記録電極１１に向かつて作用する。そし
て、さらにもう１つの力は、画像信号増幅器１３
によつて記録電極１１に与えられる電荷とトナー
粒子の電荷との間に作用するクーロン力F_qであ
る。

このF_qは、画像信号増幅器１３によつて記録
電極１１に与えられる電位により、作用する向き
が異なる。ここでは、このF_qにおいて、記録電
極１１に向かう向きをプラス、現像スリーブ７に
向かう向きをマイナスとする。前記トナー粒子
は、同粒子に作用するF_q＋F_nがF_Qより大きいと、
記録体１７に吸着され、その後、同記録体１７の
移動および現像スリーブ７の回転により、現像ス
リーブ７上のトナー層１８から完全に離脱し、記
録体１７に移行する。

また、記録体１７に吸着されなかつたトナー粒
子は、現像スリーブ７の外周面上に付着したま
ま、現像スリーブ７の回転に伴なつて記録電極１
１の上方を通過し、さらに矢印Ｂ方向に搬送さ
れ、間隙１０において、スリーブ１から新たに移
行してくるトナー粒子と合流し、再び記録電極１
１の上方に向かう。

以上のように、トナー層１８のトナー粒子が記
録体１７に移行するか否かは、３つの力F_q，F_n，
F_Qの大小関係で決まり、ひいては、記録電極１
１に印加される記録電圧、現像スリーブ７に印加
されるバイアス電圧、トナー６の磁化率、磁石１
４の残留磁気の大きさ等によつて決まる。

したがつて、画像信号増幅器１３が、画像信号
ａに対応して記録電極１１に負の記録電圧を印加
し、画像信号ａがない場合には、記録電極１１を
接地することにより、画像信号ａに対応する画像
が記録体１７に記録される。

この記録装置では、現像スリーブ７上のトナー
層１８は、記録電極１１に記録電圧を印加される
以前にすぐに帯電しているので、記録電圧を低く
しても、従来のように記録電圧の印加を開始して
からトナー粒子が十分帯電されるまでに時間が長
く掛ることがないため、記録電圧を低くしても、
記録速度を速くすることができる。

さらに、現像スリーブ７上の電気力線の分布状
態の故に、現像スリーブ７上のトナー層１８にお
いては、トナー粒子はほぼ均一に分布する。した
がつて、記録電極１１に対する記録電圧印加のタ
イミングを現像スリーブ７の回転と同期させなく
ても、記録濃度を均一とすることができ、これに
よつても記録速度を速くすることが可能となる。

なお、前記実施例では、スリーブ１を回転し、
磁気ロール２を固定しているが、逆にスリーブ１
を固定し、磁気ロール２を回転することにより、
トナー６をスリーブ１の外周面に沿つて搬送して
もよい。

また、前記実施例では、記録電極１１に接触す
る状態で磁石１４を設置しているが、この磁石１
４によつて生じる磁力線により、記録電極１１上
にトナー粒子を集中させ、記録電極１１に明確に
対応したドツトを記録体１７に記録することがで
きるため、記録画像の解像度を向上することがで
きる。

さらに、前記実施例では、画像信号ａがない場
合は、記録電極１１が接地されるようにしている
が、いわゆるカブリの発生を防止するため、画像
信号ａがない場合に、記録電極１１に正のバイア
ス電圧が印加されるようにしてもよい。

第４図は本発明の他の実施例を示す。本実施例
では、前記実施例におけるスリーブ１、磁気ロー
ル２および磁石１４を設けず、ドクターブレード
４を現像スリーブ７の外周面に被覆された誘電体
層９に磁石５を介して対向し、ホツパー３から誘
電体層９上に直接トナー６を供給するようにして
いる。なお、この場合、ドクターブレード４は接
地している。他の構成は前記実施例と同様である
（前記実施例の場合と同一の部品または相当する
部品は、同一符号をもつて示してある）。

本実施例では、バイアス電源８により現像スリ
ーブ７に負の電圧が印加されることにより、ドク
ターブレード４に正の電荷が誘導され、さらにこ
の正の電荷によりトナー６が正に帯電される。そ
して、この正に帯電されたトナー６が誘電体層９
に吸着され、以後、前記実施例において磁石１４
を設けない場合と全く同様のプロセスにより記録
が行われる。

なお、本実施例の場合、ホツパー３から誘電体
層９上へ供給されるトナー６の量は、現像スリー
ブ７に印加するバイアス電圧と、間隙５の大きさ
に依存する。

本実施例においては、前記実施例におけるスリ
ーブ１および磁気ロール２を設けないので、構造
を簡単にできるし、トナー６に磁性を持たせる必
要も無くなるという利点が得られる。ただし、前
記実施例のようにした場合には、トナー６がホツ
パー３からスリーブ１を経由して誘電体層９上へ
搬送されるので、誘電体層９上のトナー層１８を
より一層均一にすることができ、ひいては記録濃
度をより一層均一にすることができるという利点
が得られる。

以上のように本発明の記録装置によれば、記録
電圧を低くし、なおかつ記録速度を向上させるこ
とができ、しかも記録濃度を均一にすることがで
きるという優れた効果を得られる。また、記録電
極に接触する状態で磁石を設置したことにより、
記録電極上にトナー粒子を集中させ、記録画像の
解像度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による記録装置の断
面および結線状態を示す構成図、第２図は同記録
装置における現像スリーブ１から誘電体層９への
トナー粒子の移行状態のモデル図、第３図は同記
録装置における誘電体層９から記録体１７へのト
ナー粒子の移行状態のモデル図、第４図は本発明
の他の実施例による記録装置の断面図および結線
図である。 １……スリーブ、２……磁気ロール、３……ホ
ツパー、４……ドクターブレード、６……トナ
ー、７……現像スリーブ、８……バイアス電源、
９……誘電体層、１０……間隙、１１……記録電
極、１３……画像信号増幅器、１５，１６……紙
送りローラ、１７……記録体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 導電性の非磁性体材料より成りその軸線を中
   心として回転する円筒状の対向電極と、この対向
   電極の外周面に被覆された誘電体層と、この誘電
   体層に間隙を介して対向され磁性を有する一成分
   トナーを前記対向電極に供給するトナー供給手段
   と、このトナー供給手段と前記対向電極との間に
   バイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段
   と、前記対向電極の軸線と平行な直線上に同一間
   隔で一列に整列されかつ前記誘電体層の表面に間
   隔を介して対向された記録電極と、この記録電極
   に記録電圧を印加する記録電圧印加手段と、前記
   記録電極に接触した状態で設置された磁石とを具
   備した記録装置。