JPH03246563A - 静電記録装置 - Google Patents

静電記録装置

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JPH03246563A
JPH03246563A JP4370290A JP4370290A JPH03246563A JP H03246563 A JPH03246563 A JP H03246563A JP 4370290 A JP4370290 A JP 4370290A JP 4370290 A JP4370290 A JP 4370290A JP H03246563 A JPH03246563 A JP H03246563A
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JP
Japan
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toner
electrode
paper
electric field
recording
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Application number
JP4370290A
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Inventor
Hideaki Inoue
秀昭 井上
Shigeru Shimizu
茂 清水
Eiichi Takeuchi
竹内 榮一
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、トナー像を中間転写媒体を介さずに普通紙上
へ直接形成可能な静電記録装置に関する。
〔従来技術とその問題点〕
従来、静電記録装置として、マルチスタイラスプリンタ
がよく知られている。このマルチスタイラスプリンタは
、多数の針状電極(スタイラス)を微小間隔に並べて記
録ヘッドを構成し、画像信号に応じて各針状電極に高電
圧を選択的に印加し、用紙上に直接放電を行なって静電
潜像を形成するものである。この様なマルチスタイラス
プリンタでは、針状電極先端と用紙表面との間隔が広い
と、放電電界が広がって形成するドツトが大きくなり、
高解像度の記録画像を得るのが難しい。その為、用紙表
面にギャップ層を設け、そのギャップ層と針状電極を摺
接させることにより微小な間隔を確保している。然るに
、このマルチスタイラスプリンタでは、針状電極先端に
常時用紙が摺接する為、針状電極が摩耗するという耐久
性の面での欠点を存している。
又、上記マルチスタイラスプリンタでは、通常、用紙上
に電荷を容易且つ安定的に保持できる様に、高電気抵抗
剤を塗布した特殊紙を使用する。しかし、この様な特殊
紙は、表面に電気抵抗剤が塗布されている為、鉛筆やペ
ン等による記入性が悪く、事務用の用紙としては好まし
くない。又、湿度や温度等の環境条件に依って変質し、
保存性にも問題がある。
そこで、普通紙を用いることができる静電記録方式とし
て、−旦、中間媒体上にトナー像を形成し、そのトナー
像を普通紙上に転写する方式が多用されている。この方
式の場合、中間媒体を介する転写工程が静電記録装置の
構造を複雑化し、静電記録装置の小型化に不利となる。
〔発明の目的〕
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
あって、耐久性に優れ、普通紙上に高解像度の画像を安
定して記録可能な、簡単な構造の静電記録装置を提供す
ることを目的とする。
C発明の要点〕 上記目的は、トナーを表面に担持し該トナーを所定経路
に沿って搬送するトナー搬送体と、前記トナー搬送体の
トナー担持面に対して逆側に回転可能に配設し、周表面
に線状電極を螺旋状に敷設すると共にトナーの帯電極性
と同極性のバイアスパルス電圧を印加した螺旋電極体と
、トナーを搬送する前記所定経路と前記螺旋電極体間に
配設し、トナーの帯電極性とは逆極性のバイアス電圧を
印加した制御電極と、前記トナー搬送体のトナー担持面
側に前記螺旋電極体に対向させて回転可能に配設し、ト
ナーの帯電極性と逆極性のパルス電圧を印加した円筒電
極と、入力記録情報に応じて前記バイアス電圧の大きさ
を低下させることにより前記トナー搬送体上のトナーを
前記トナー搬送体と前記円筒電極との間に搬送されてく
る用紙上に選択的に転移させトナー記録画像を形成する
ことを特徴とする静電記録装置を提供することにより、
達成される。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例について、第1図乃至第8図に基
づき詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例としての静電記録装置の全体
構成を示す模式的断面図で、第2図及び第3図は、夫々
その画像記録工程を示す模式的断面図と斜視図である。
第1図において、工は給紙カセットであり、表面処理さ
れていない普通紙Pを積載収納し、機体側方に挿脱自在
に装着しである。挿着した給紙カセット1の先端部上方
には、給紙ロール1aが矢印方向に駆動回転可能に配設
しである。給紙ロール1aの給紙方向イにおける前方に
は、待機ロール対2を配設してあり、給紙ロール1aに
より繰り出された用紙Pの進行を一旦停止させて搬送姿
勢を整えた後、後述する記録ヘッド部Wによる記録タイ
ミングと同期をとって再給送する。本例の待機ロール対
2は、上方のロール2a内にヒーター2cを内蔵し、転
接する両ロール2at2b間に用紙を挟持搬送する際に
加熱して乾燥する。これにより、後述する画像記録工程
においてトナーの転移効率が向上する。尚、ヒーター2
cは下方のロール2b内に内蔵させてもよく、更に両ロ
ール内に内蔵させてもよい。また、待機ロール対2とは
別個に、乾燥用ロール或いは乾燥用ヒーターを設けても
よい。
待機ロール対2の用紙搬送方向に対して下流側には、除
電ブラシ3を配設しである。除電ブラシ3は、用紙搬送
経路の幅方向略全域に亘って延在させてあり、用紙全域
にその先端を近接あるいは摺接させて帯電電荷を除去す
る。これにより、その帯電電荷による画像記録に際して
の悪影響を防止できる。尚、本例では、用紙の表面(記
録画像が形成される面)側に除電ブラシ3を配設してい
るが、これに限らず、用紙の裏面側或いはii4側に配
設してもよい。
而して、除電ブラシ3の下流側には、用紙上に直接トナ
ー記録画像を形成する記録ヘッド部Wを設置しである。
記録ヘッド部Wは、現像ロール4を内包したトナー搬送
体5と円筒電極6とを対向配設してなる。トナー搬送体
5は、金属や硬質樹脂等の非磁性剛性体から成るトナー
搬送スリーブ5a周面の一部を切り欠き、その切り欠き
部に可視性絶縁材料から成るフィルム5bを張設して成
る。本例では、フィルム5bとして、厚さが数十μmの
ポリエチレンテレフタレート(PET) を用いる。こ
の様なトナー搬送体5を、現像容器7内に、そのフィル
ム5bを張設した部分が開ロアaから突出する様に配置
しである。現像容器7内には、本例では摩擦帯電極性が
負極性の一成分高抵抗磁性トナーtを収納しである。現
像容器7の開口縁部7bは、トナー搬送体5周表面上を
搬送されるトナーの層厚を規制するブレードとして機能
する様に形成しである。
第3図にも示す様に、フィルム5b表面には、制御電極
8を被着形成しである。本例の制御電極8は、一対の制
御電極8a、8bを、所定の間隙8cを隔ててトナー搬
送体5の軸方向に平行に延在させて成る。この場合の電
極被着方法としては、フィルム5b上に銅を蒸着した後
にエツチング処理を施す方法が好適である。この制御電
極8には、磁性トナーtの帯電極性とは逆極性の本例で
は正極性のバイアス電圧を印加するバイアス電源9を接
続しである。このバイアス電源9は、記録制御部Cと信
号接続しである。記録制御部Cは、制御電極8に印加す
るバイアス電圧を記録情報に応じて変圧する。
第1図に戻って、トナー搬送体5内の上部には、現像ロ
ール4を、その上部周面とフィルム5b内面とが摺接す
る様に回転自在に配設しである。現像ロール4は、周表
面に線状電極を螺旋状に敷設した円筒形のスクリュ−ポ
ール4a内面に、マグネットロール4bを固着して成り
、矢印aで示す反時計回り方向に駆動回転される。スク
リューポール4aは、第3図に示す様に、周表面に線状
電極4alを所定の間隔を保って螺旋状に敷設して成る
。この線状電極4alに、磁性トナーtの摩擦帯電極性
と同極性のバイアスパルス電圧を印加するバイアスパル
ス電源10を接続しである。本例では、磁性トナーtの
摩擦帯電極性が負であるから、負極性のバイアスパルス
電圧が線状電極4alに印加される。マグネットロール
4bの周面には、その周方向に沿って交互にN極とS極
を着磁しである0従って、図外の駆動モータにより現像
ロール4が矢印a方向に回転されると、現像容器7内の
磁性トナーtがトナー搬送体5の周表面に吸着されつつ
逆方向の矢印す方向(時計回り方向)に搬送される。こ
の際、搬送される磁性トナーの層厚が、現像容器7の開
口縁部7bにより所定の層厚(本例では約40μm)に
規制される。
フィルム5bを挟んで現像ロール4の上方には、円筒電
極6を回転自在に配設しである。円筒電極6は、例えば
アルミニウム等の金属製スリーブから成り、バイアスパ
ルス電源6aを接続しである。
バイアスパルス電源6aは、磁性トナーの帯電極性と逆
極性のバイアスパルス電圧、従って本例では正極性のバ
イアスパルス電圧を円筒電極6に印加する。円筒電極6
は、第2図に示す様に、トナー搬送体5を介して現像ロ
ール4に対し所定の間隔Gを′保って対向配設してあり
、矢印Cで示す反時計回り方向に駆動回転される。円筒
電極6と現像ロール4表面間の間隔Gは、後述する磁性
トナーを転移させる電界が略存在しない無電界状態を形
成できる程度に設定する必要がある。本例では、上記間
隙Gを250amに設定し、フィルム5bの厚さLFを
40μm1搬送するトナー層11.の厚さLtを同じく
40μm1に夫々設定しである。
従って、トナー層11表面と円筒電極6表面との間隔G
lは、170μmとなる。この間隔G1間を記録用紙P
が円筒電極6周面に裏面を支持されつつ搬送される。こ
の場合、用紙Pの厚さLpが90μmであれば、用紙2
表面とトナー層tL表面との空間距離G2は、80μm
となる。この空間距離G2は、トナーtが転移する距離
であり、明瞭な記録画像を得る為に厳密に確保すること
が要求される。本発明では、円筒電極6がバックアップ
ローラとしての効果を奏し、用紙Pを常に定位置に支持
しつつ円滑に搬送し、上記空間距離G2を安定して高精
度に確保できる構成となっている。
円筒電極6の周面が現像ロール4周面に間隙Gを保って
最近接する電極対向部Fにおいては、画像の記録と現像
が同時に実施され、トナー記録画像が用紙P上に形成さ
れる。即ち、後述する様に制御電極8の電位に応じスク
リューポール4aから電極間隙8Cを通って円筒電極6
に延びる電界が選択的に形成され、トナー搬送体5表面
に沿って搬送されてくる磁性トナーtがその電界力によ
り円筒電極6側へ選択的に転移する。この転移トナーが
、待機ロール対2によりタイミングを測って電極対向部
Fの間隔G中に給送されて来る用紙P上に付着し、記録
画像がトナー像で形成される。
第1図に戻って、記録ヘッド部Wの下流側には、エアー
サクシ曹ン方式の搬送ベルト11が水平方向に張設され
ており、画像記録を終えた用紙の裏面を吸引しつつその
前方に設けられている定着器12に向けて搬送する。定
着器12は加熱ロール12aと圧接ロール12bから成
り、両ロール間に用紙を挟持し搬送する際にトナー像を
熱定着する。定着を終えた用紙は、排出口13から画像
面を下にしたフェイスダウン状態で排紙トレイ14上に
排出積載される。
以上の如く、本例の静電記録装置においては、用紙の給
紙から排紙に至る全用紙搬送経路が略ストレート状に形
成されている為、通紙動作が全般的に滑らかであり、印
字不良やジャム等の通紙不良が発生し難い。又、記録装
置にとって好ましいページ揃えが不要なフェイスダウン
排紙状態を上述のストレート通紙経路で得ることができ
るという利点も備えている。
ここで、上述の静電記録装置による記録動作について説
明する。
第4図(a)乃至(C)は電極対向部Fにおける各段階
の電界状態を模式的に示した各説明図で、第5図は電極
対向部Fを示す模式的平面図である。
第5図で、一対の制御電極8 a + 8 b間の間隙
8Cとスクリュ−ポール4a周表面の線状電極4alと
の交点に、記録画像の1ドツトに対応する電界Eが形成
される。この場合、電界Eの形成状態が、制御電極8へ
印加するバイアス電圧(以下、制御電圧という)Vlと
、円筒電極6及び線状電極4alへ印加する各バイアス
パルス電圧V2. V3の、3箇所の電圧の高低の組合
せに応じて次に示す3状態に変化する。尚、本例では、
制御電圧Vlを+200Vと+30V1円筒電極6に印
加するバイアスパルス電圧(以下、電極パルス電圧とい
う)v2を+170vと0(接地)■1線状電極4al
に印加するバイアスパルス電圧(以下、線棒パルス電圧
という)V3をO(接地)V、!=−800V。
の間で夫々切り換える。
第4図(a)は、記録時の電界状態を示している。
この場合、電極パルス電圧v2は接地電位に下げ、制御
電圧Vlを+30Vに下げ、線状パルス電圧v3も一8
00Vに下げである(絶対値では上げる)。従って、円
筒電極6と線状電極Ja1間の電位差が800Vになり
、電気力線■で示す数メガV/mの電界が形成される。
この電界が制御電極8(フィルム3b)上の磁性トナー
t(第2図参照)に作用し、負極性に帯電している磁性
トナーtを電気力線イの方向(矢印方向)とは逆方向の
円筒電極6表面側へ転移させ、用紙(不図示)上に付着
させる。尚、制御電極8と円筒電極6間には、磁性トナ
ーを制御電極8側に引き戻す方向の反転写電界が形成さ
れるが、その電位差は30Vと小さい為、上述の転写電
界に打消されて磁性トナーtの用紙上への転移を殆ど妨
げない。
第4図(b)は、非記録時の電界状態を示している。こ
の場合、制御電圧Vlだけを+200Vに上げ、他のパ
ルス電圧V2.V3は上述の記録時と同一レベルに保持
する。従って、線状電極4alと円筒電極6間の電位差
は記録時と同一の800Vのままであるが、線状電極4
alと制御電極8間の電位差が100OVと大きくなる
。その結果、上述の磁性トナーtを用紙上へ転移させる
転写電界が、制御電極8と線状電極4a1間の電界に遮
蔽されて円筒電極6まで延びず、トナーが制御電極8上
に保持されたままとなる。又、制御電極8と円筒電極6
間の電位差も200vと大きくなるから、トナーを制御
電極8上に保持する力がより増強されることになる。但
し、この場合、円f111!極6上に一旦転移させた磁
性トナーt’  (第2図参照)を制御電極8上に引き
戻す虞がある。
第4図(C)は、無電界状態を示している。この場合、
制御電圧Vlは非記録時と同じ+200Vのままである
が、筒棒パルス電圧V2と線棒パルス電圧V3を夫々+
170vと0(接地)■に上げる。これにより、円筒電
極6と線状電極Aa1間の電位差が170V、制御電極
8と円筒電極6間の電位差が30Vと夫々小さくなる。
そして、前述した様に円筒電極6と線状電極4a1間の
間隔Gも充分に確保しであるから、両電極間の電界の強
さは極めて小さくなり、略電界が存在しない状態となる
。従って、この無電界状態下では、制御電極8上のトナ
ーだけでなく、円筒電極6上に転移したトナーも引き戻
すことなく、夫々の位置に保持される。
現像ロール4が第1図で矢印a方向(反時計回り方向)
に回転すると、線状電極4alは、第5図で矢印d方向
(主走査方向)に平行移動する。
その結果、ドツト形成電界Eも現像ロール6の回転と共
に主走査方向dに移動する。従って、円筒電極6及び現
像ロール4を夫々反時計回り方向に所定速度で駆動回転
しつつ、記録制御部Cにより制御電圧を記録情報に応じ
て制御することにより、ドツト形成電界Eの状態が後述
する様に切り換わり、円筒電極6周表面に記録情報に応
じてトナー記録画像が高解像度で形成される。この場合
、制御電圧を170V程度の小さい変動幅内で制御する
ことで、トナーを転移させる為に必要な強電界を自在に
形成することができる。即ち、トナーの転移を自在に制
御できる電界シャッタ効果を、定周期の高電圧パルス印
加の下での低電圧駆動制御で自在に発揮させることがで
き、記録画像を効率良く形成することが可能となる。
第6図は、本例における記録画像を形成する際の各電圧
とドツト形成電界Eの状態との経時的関係を示すタイミ
ングチャート図である。本例では、筒棒パルス電圧V2
と線棒パルス電圧V3を、共にDUTY比を50%に設
定し、同位相となるタイミングで印加する。この状態下
において、黒ドツト形成時(記録時)には、制御電圧V
lを高レベルの+200Vから低レベルの+30Vに切
り換える(立ち下がらせる)。この場合、各バイアスパ
ルス電圧V2.V3の立ち下がり時に制御電圧Vtを立
ち下がらせる。これにより、1ドツトの書込みを行なう
書込み周期Twの前半において1黒ドツトを形成し、そ
の後半に電界Eの無電界状態SDsを確保することがで
きる。即ち、電界Eの記録状態S。Nの後には、必ず無
電界状態SO8が確保されている。
電界Eが記録状態S。Nから直ちに非記録状態S。F2
に切り換わると、−旦円筒電極6側へ転移させたトナー
を制御電極8側へ引き戻す虞がある。
本例では、電界Eが記録状態S。Nとなり1黒ドツトを
形成した後に必ず無電界状態SOSに切り換わるから、
上述した転移トナーを引き戻す不都合が防止される。そ
の結果、1黒ドツトが明確に形成され、記録画像の解像
度が格段に向上する。更に、無電界状態Sosでは、第
4図(C)に示す様に、トナーを制御電極8側に引き戻
す電界が僅かに形成されており、この電界が所謂鏡像力
によるトナーの用紙上への転移を防止し、更に画像の解
像度を向上させる。
尚、記録開始時における最初の1黒ドツトを形成する前
の電界状態は、トナーに転写電界が作用しない無電界状
態SOSにしておく必要がある。その為、制御電極8へ
の電圧印加開始時点T1を円筒電極6への電圧印加開始
時点T2より先行させ、線状電極4alへの電圧印加開
始時点T3をT2より遅らせである。又、記録終了時も
、無電界状態SO8で終了させる必要がある為、線状電
極4alへの電圧印加終了時点T4を円筒電極6への電
圧印加終了時点T5より先行させ、制御電極8への電圧
印加終了時点T6をT5より遅らせである。又、図中、
Pwは1黒ドツトを形成する為に制御電極8に低レベル
のバイアス電圧を印加する時間で、P′Wは円筒電極6
及び線状電極4alに1立ち下がりパルスを印加する時
間である。上述のPvをP′wに対し画像階調度数に応
じて可変させることにより、階調制御された記録画像を
形成することも可能である。
次に、本発明の他の実施例について、第7図に基づき説
明する。
第7図は、複数の制御電極(不図示)から成る制御電極
体15とスクリューポール16の線状電極leaとの関
係を、スクリューポール16を展開して示した説明図で
ある。本例では、制御電極体15を多数の制御電極を並
設して形成し、各制御電極にスリット部15aを夫々穿
設しである。
これら各スリット部15aは、スクリューポール16の
軸方向に沿って二側の千鳥格子状に配列しである。本例
では、スクリューポール16がa′方向に回転し、線状
電極18aが矢印d′方向(主走査方向)に平行移動す
る。この場合、各スリット部15aを、主走査方向d′
に対して後端側が副走査方向eの上流側に若干進む様に
傾けてあり、これにより記録画像の副走査方向における
ズレを修正している。そして、各制御電極は、2列の時
分割制御方式により駆動される。本例の様に多数の制御
電極(スリット部22a)を設けると、それらに記録情
報に応じて前述した制御電圧を印加する為の駆動制御回
路が複雑化するが、記録速度が大幅にアップするという
利点が得られる。
尚、本発明は、上記の特定の実施例に限定されるべきも
のでなく、本発明の技術的範囲において種々の変形が可
能であることは勿論である。
例えば、円筒電極、制御電極及び螺旋電極体に夫々印加
する電圧の極性や大きさは、上記実施例の組合わせに限
らず、トナー転移電界を記録情報に応じて形成できる相
関関係を満たす条件の下で種々の組合わせが可能である
。第8図は、その−例として、摩擦帯電極性が正極性の
トナーを使用する場合の各電圧の印加方法を示したもの
である。
この場合、前述した負極性のトナーを使用する場合とは
、各電圧の極性が逆になっていることがわかる。従って
、制御電極のパイ、アス電圧Vlが立上がり状態のとき
に記録状態の電界S。Nが形成され、1黒ドツトが形成
される。
又、第1図に示した実施例においてマグネットロール4
bをスクリューポール4aと分離して固定設置し、スク
リューポール4aのみを回転させてもよい。この場合、
制御電極は、トナー搬送体5とスクリュ−ポール4a間
に固定設置すればよい。
更に、現像剤は、磁性トナーに限らず、非磁性−成分現
像剤や二成分現像剤等の種々の現像剤を使用可能である
〔発明の効果〕
以上、詳細に説明した様に、本発明によれば、一対の電
極間に制御電極を設けた電極対向部に用紙を走行させ、
一対の電極に夫々バイアスパルス電圧を印加した状態で
制御電極への印加電圧を記録情報に応じて駆動制御する
ことにより、記録画像を用紙上に低電圧により安定的に
効率よく形成することができる。この場合、電界を記録
状態から無電界状態を介して非記録状態に切り換えるか
ら、転移して画像を形成するトナーを引き戻す不都合が
防止され、記録画像の解像度が格段に向上する。又、電
極対向部に用紙を走行させこれにトナー像の記録画像を
直接形成するから、普通紙を用いることができると共に
、転写工程部が不要となって静電記録装置の小型軽量化
を促進することができる。又、非接触記録方式であるか
ら、電極等の記録部材を摩耗させず、静電記録装置の耐
久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例としての静電記録装置の全体
構成を示す模式図、第2図は上記静電記録装置の画像記
録部を示す模式的断面図、第3図は上記画像記録部を示
す斜視図、第4図(a)乃至第4図(C)は夫々電界状
態の変化を示す各段階説明図、第5図は画像記録部を示
す模式的平面図、第6図は画像記録動作における電圧制
御方法を示すタイミングチャート図、第7図は本発明の
他の実施例としての画像記録部を展開して示した平面図
、第8図は本発明に係わる電圧制御方法の他の実施例を
示すタイミングチャート図である。 4・・・現像ロール 4 a +  I El・・・スクリューポール4a1
.16a・・・線状電極 5・・・トナー搬送体 5b・・・フィルム 6・・・円筒電極 6a、10・・・バイ ア・・・現像容器 8+ ga、sb・・・制御電極 8c・・・電極間隙 9・・・バイアス電源 15・・・制御電極体 C・・・記録制御部 E・・・ドツト形成電界 F・・・電極対向部 t+  t’・・・磁性トナー P・・・用紙(普通紙) W・・・記録ヘッド部 アスバルス電源

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. トナーを表面に担持し該トナーを所定経路に沿って搬送
    するトナー搬送体と、前記トナー搬送体のトナー担持面
    に対して逆側に回転可能に配設し、周表面に線状電極を
    螺旋状に敷設すると共にトナーの帯電極性と同極性のバ
    イアスパルス電圧を印加した螺旋電極体と、トナーを搬
    送する前記所定経路と前記螺旋電極体間に配設し、トナ
    ーの帯電極性とは逆極性のバイアス電圧を印加した制御
    電極と、前記トナー搬送体のトナー担持面側に前記螺旋
    電極体に対向させて回転可能に配設し、トナーの帯電極
    性と逆極性のパルス電圧を印加した円筒電極と、入力記
    録情報に応じて前記バイアス電圧の大きさを低下させる
    ことにより前記トナー搬送体上のトナーを前記トナー搬
    送体と前記円筒電極との間に搬送されてくる用紙上に選
    択的に転移させトナー記録画像を形成することを特徴と
    する静電記録装置。
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