JPH02262165A - 静電記録装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、記録と現像と像転写を同時に行う静電記録装
置に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

近年、低騒音で高速印字が可能なノンインパクト方式の
記録装置が多用されつつある。ノンインパクト方式の記
録装置には、レーザ光や液晶シャッタを用いる電子写真
式、インクジェット式、熱を利用するサーマル式、或い
は、静電記録式等がある。これら各ノンインパクト方式
の内、記録と現像及び転写を同時に行う静電記録装置が
注目されている。この静電記録装置は、感光体等の耐久
性に難のある部材を用いず、構造が簡単で小型化に好都
合であり、且つ、普通紙に記録できるという利点を備え
ている。

一方、記録装置の画像品質に対するユーザの要望が徐々
に高度化し、記録画像に対しても階調性が求められよう
になってきている。然るに、記録画像に階調性を具備さ
せることは、容易ではない。

特に、静電記録装置においては、電子写真式と同様に、
静電的に現像剤を転移させて画像を形成するから、画像
に階調性をもたせることは極めて困難とされている。

〔発明の目的〕

本発明は、階調性を備えた記録画像を普通紙上に形成す
ることができ、且つ、構造が簡単で小型化に好都合な静
電記録装置を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明の要点は、上記目的を達成する為、静電記録装置
を、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
持面側に設けた第１の電極と、前記トナー担持面の反対
側に前記第１の電極に対峙させて設けた第２の電極と、
前記第１及び第２の電極間に記録電圧を印加する電圧印
加手段と、前記記録電圧を印字情報に応じて変化させる
記録電圧制御手段とを有する様に構成した点にある。

〔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６図に基づ
き詳細に説明する。

第６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ある。同一において、１は
給紙カセットで、表面処理していない普通紙の記録紙Ｐ
が収納されており、機体上部側方に挿脱自在に設置しで
ある。給紙カセット１の挿入方向先端部上方には、給紙
ロール１ａを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
された記録紙Ｐの進行を一旦停止させて搬送姿勢を整え
た後、画像先端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２ａ＋２ｂ間に記録紙を挟持搬
送する際に加熱して乾燥する。これにより、記録紙の水
分が除去されて高抵抗化し、後述する印字工程において
トナーの転移効率が向上する。尚、ヒーター２ｃは下方
ノロール２ｂ内に内蔵してもよく、更に両ロールに内蔵
してもよい。又、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の記録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、記録紙
搬送経路の幅方向略全域に亘って延在させてあり、記録
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印字の際の
悪影響を防止できる。尚、本例では、記録紙の裏面（画
像が印字されない面）に除電ブラシ３を摺接させている
が、これに限らず、記録紙の表面或いは両面に摺接させ
てもよい。

除電ブラシ３の下流側には、印字ヘッド４とトナー供給
器５から成る印字部を設置しである。印字ヘッド４は、
セグメントポール４ａと、スクリューポール４ｂとから
成り、これら両ポール４ａ＋４ｂを対向させた電極対向
部Ｆに、表面に一様にトナーを付着した誘電体ドラム６
周面を通過させ、同時に搬送されてくる記録紙上に選択
的にトナーを転移させて画像を形成する。印字ヘッド４
の構成については、後程詳細に説明する。

トナー供給器５においては、トナーｔを貯留するハウジ
ング５ａ内に、トナー搬送体としての誘電体ドラム６を
回転自在に支承しである。この誘電体ドラム６は、図外
の駆動手段により矢印Ｂ方向に駆動回転される。尚、本
例では、キャリヤを含まない一成分トナーｔを使用して
いる。誘電体ドラム６の内部で、スクリューポール４ｂ
の上流側には、トナー付着手段としてのコロナ放電器７
を配設しである。誘電体ドラム６の外周面近傍で、電極
対向部Ｆの下流側には、クリーナとしてのスクレーパ８
を、その先端が誘電体ドラム６外周面に摺接する様に配
設しである。このスクレーパ８により、印字に使用され
ず誘電体ドラム６周面に残留するトナーｔｏ′が掻き取
られる。そして、トナー供給器５の底部には、本例では
二個の攪拌ロール９，９を配設してあり、これらは、貯
留トナーｔを攪拌しつつ所定の例えば−極性に摩擦帯電
させる。

上述の如く構成したトナー供給器５においては、まずコ
ロナ放電器７によりトナーｔの摩擦帯電極性とは逆の電
極性のコロナイオンが誘電体ドラム６の裏面に向けて放
電され、その静電吸引力によりトナーｔが誘電体ドラム
６周表面に均一に付着せしめられる。そして、誘電体ド
ラム８の回転と共に、その周面に付着担持されたトナー
ｔｏが電極対開部Ｆに搬送され、そこで印字ヘッド４に
より画像情報に応じて記録紙上に選択的に転移せしめら
れ、画像が印字される。

印字工程を終えた誘電体ドラム６周面に残留するトナー
ｔｏ′は、その下流側に摺接せしめられたスクレーパ８
により掻き取られ、貯留されているトナーを中に戻され
る。掻き取られたトナーｔｏ′は、貯留トナーｔと攪拌
ロール９．９で充分に攪拌混合され、再度印字に供され
る。又、トナーｔｏ′が除去された誘電体ドラム６周面
は、トナーを中に浸漬された後、コロナ放電器７の配設
位置に至り再度トナーが付与される。この場合、誘電体
ドラム６周面は、スクレーパ８により一旦全ての付着ト
ナーｔｏ′を除去して略初期状態に復元されているから
、常にトナーが均一に付着し、残像を発生させる虞もな
い。尚、スクレーパ８の代りにブラシ状のクリーナを設
けてもよい。

印字ヘッド４の下流側には、エアーサクシ冒ン方式の搬
送ベルト１０を水平方向に張設しである。

搬送ベルト１０は、印字を終えた記録紙の裏面を吸引し
つつその前方に設けられている定着器１１に向けて搬送
する。定着器１１は加熱ロール１１ａと圧接ロール１１
ｂから成り、両ロール間に記録紙を挟持し搬送する際に
熱定着する。定着を終えた記録紙は、排出口１２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１３上
に排出され積載される。

以上の如く、本例の静電記録装置においては、記録紙の
給紙から排紙に至る全記録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、ペ
ージ揃えが不要で記録装置にとって好ましいフェイスダ
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、第５図を用い、印字ヘッド４の構成について説
明する。

印字ヘッド４は、セグメントポール４ａとスクリューポ
ール４ｂとを対向配置して成り、両者の間を誘電体ドラ
ム６が矢印Ｂ方向へ走行する。セグメントポール４ａは
、絶縁板４ｃを挟んでその両側面に、多数のセグメント
電極４ｄを所定の距離を隔てて等間隔に固着して成る。

セグメント電極４ｄは、矢印口で示す記録紙搬送方向と
直角の方向（主走査方向）に沿って、二側の千鳥格子状
に配設しである。各セグメント電極４ｄには、後述する
駆動回路１４を介して、高圧電源１５を接続しである。

高圧電源１５は、トナーｔの帯電極性とは逆極性の、従
って本例では子種性の電圧を、駆動回路１４が実施する
駆動制御動作に応じて各セグメント電極４ｄに印加する
。

一方、スクリューポール４ｂは、円柱状のベース４ｈの
周表面上に複数の線状電極４ｇを螺旋状に敷設して成り
、誘電体ドラム６とは逆の矢印Ｃ方向（時計回り方向）
に所定速度で回転される。

ここで、各線状電極４ｇは互いに接触することがなく、
又、すべての線状電極４ｇは接地しである。

第３図は、電極対向部Ｆの構成を示す拡大説明図である
。スクリューポール４ｂと誘電体ドラム６間には、補助
電極１６を介装しである。補助電極１６は、絶縁材から
成る支持体１７に支持された状態で、電極対向部Ｆとそ
の近傍にのみ敷設しである。補助電極１６のセグメント
電極４ｄ先端に対向する部分には、スリットＩＥ３ａを
穿設しである。この補助電極１６は、前述した高圧電源
１５に接続しである（第２図参照）。これにより、電極
対向部Ｆに形成される電界を、破線で示す様に紡錘型に
整形することができる。その結果、ドツトがシャープに
形成され記録画質が向上する。

ここで、電極対向部Ｆで形成される電界の強さについて
説明する。

第３図で、電極対向部Ｆにおける電極対向方向をＹ軸（
セグメント電極４ｄ側を正とする）、記録紙Ｐの走行方
向口（副走査方向）をＸ軸（走行方向口に対し上流側を
正とする）とする。又、ｅ：セグメント電極４ｄ先端面
と補助電極２１表面間の距離 ｆ：記録紙画像面ＰＩと補助電極１６表面間の距離 Ｘ：補助電極スリブ）　１６ａの下流側（記録紙Ｐ走行
方向口に対して）端面がらＸ軸方向の距離 Ｃ：電極間静電容量の近似値 ε：誘電率 Ｖ：記録電圧 とすれば、両電極間に形成される電界Ｅ１７）Ｙ軸方向
成分の電界強度Ｅ、ッは、 となる。

今、例えば、 紙厚　　　　　・旧・・１００μｍ ギャップｇ　　　・・・・・・５０μｍ誘電体ドラム厚
さ・旧・・２０μｍ よって、ｅ＝１７０μｍ ｆ＝７０μｍ とする。この条件下で、記録電圧Ｖを次の６段階に変化
させる。

Ｖ１＝ＶＯ（高圧電源１５の出力電圧）Ｖ２＝ＶＯＸ０
．８ Ｖ３＝　ＶＯＸ　Ｏ，［１５ Ｖ４＝　ＶＯＸ　０．５５ Ｖ５＝ＶＯＸ０．５ Ｖ　Ｂ＝　Ｖ　ＯＸ　Ｏ，４５ 第４図は、記録電圧ｖ１〜Ｖ８における各電界強度Ｅｒ
うの距離Ｘに対する変化を示している。同図で、電界強
度Ｅｔｈは、現像可能な（トナーを誘電体ドラム６表面
から記録紙表面Ｐｌ上へ転移させることが可能な）限界
強度である。これから、記録電圧Ｖが大きい程、曲線の
傾きが急峻となり、現像限界電界強度Ｅｔｈを越えるＸ
の領域ｄｘが大きくなっていることが分る。前述の６段
階の記録電圧Ｖｌ−ＶＢを印加したときの各現像可能領
域ｄＸｔ〜ｄｘａは、各特性曲線から図示の様に求める
ことができる。

１ドツトの印字幅（ドツトサイズ）Ｄｓは、Ｄｓ＝Ｈｓ
ｓ＋２ｄｘ Ｈｓｓ：補助電極スリット１６ａの幅 で求められる。従って、１ドツトサイズＤｓは、記録電
圧Ｖによって変化し、例えば、 Ｈｓｓ＝５０μｍとすると、 ｖｉ＝ｖｏ、　　　　　ｄｘ＋＝７２μｍ＝Ｄｓ＋＝　
１８２μｍＶ２＝ＶＯＸＯ，１１、ｄ　Ｘ２＝　Ｒｏｌ
ｌ　ｍ　”　Ｄ　ｓ２＝　１７０ｕ　ｍＶ３＝　ＶＯＸ
　Ｏ，ＢＳ、ｄ　Ｘｓ＝　４８　ｕ　ｍ　＋Ｄ　Ｓ＋３
＝　１４１３１１　ｍＶ４＝　ＶＯＸＯ，５５、ｄＸ４
”３７μｍ＝ＤＳ４＝　１２４μｍＶ５＝ＶＯＸ０．５
、ｄＸ５＝３０μｍ＝Ｄｓａ＝１１０μｍＶ　ｌ１ｆ＝
　Ｖ　ＯＸ　Ｏ，４５、ｄ　Ｘｅ＝　２１　ｕ　ｍ　＋
Ｄ　Ｓ（１：　　９２μｍとなる。即ち、記録電圧Ｖと
ドツトサイズＩｔｓは正の相関関係にあり、記録電圧Ｖ
を上昇させるとドツトサイズが大きくなる。

ところで、画像の階調性（濃淡）再現法には、画素自体
に濃淡を付ける濃度階調型と、単位面積当たりの画素群
が占める延べ面積を変化させ濃淡を付ける面積階調型が
ある。本発明においては、上述のドツトサイズと記録電
圧Ｖとの関係特性を利用して、画像に面積階調型の階調
性をもたせることを企′図する。

第１図はセグメント電極４ｄを駆動制御する駆動回路１
４とその周辺の構成を示す回路図で、第２□図はその駆
動回路１４を用いた′静電記録装置の全体回路構成を示
すブロック図である。第２図で、駆動回路１４には、ラ
インメモリ１８を接続しである。ラインメモリ１８は、
主走査方向１ライン分の画像情報を格納した後、駆動回
路１４に出力する。ラインメモリ１８に入力される画像
情報は、セグメント電極４ｄを駆動し１ドツトを形成す
るドツト駆動信号を、３ビツトで構成しである。これに
より、各ドツト駆動信号は、単なるオンΦオフの２値信
号でなく、８通りに変化可能な駆動信号となる。従って
、次ページの第１表に示す様に、３ビツトａｒｔ）＋Ｃ
のドツト駆動信号に上述の６段階の記録電圧Ｖ１〜ＶＢ
とｖｔ＝ＯｃＶ）を対応させれば、画像情報が面積階調
型の階調性（濃淡）データを含む情報となる。

第１表の様に対応させた場合、例えばビットａ。

ｂ＋　　ｃが夫々１，１．１であれば、そのドツトは最
も濃度の濃い黒となり、Ｏ，０，１であれば白ドツトと
なる。それら以外の場合は、黒白の中間調となる。

く第１表〉 第１図で、１ライン（主走査方向）毎にＮドツト印字す
る場合、ラインメモリ１８はＮ個のシフトレジスタＳＲ
，〜ＳＲ，から成り、各シフトレジスタＳＲ，〜ＳＲＮ
は、夫々３ビツトのデータを格納できる容量を備えてい
る。各シフトレジスタＳＲ１〜ＳＲＮ間は３本の信号線
１．ａ、　Ｌｂ、　Ｌｃで接続され、各シフトレジスタ
ＳＲ□〜ＳＲＮには同期信号としてのクロックＣＬＫの
入力線を夫々接続しである。又、各シフトレジスタＳＲ
１〜ＳＲＨには、ドツト駆動回路（破線で囲んだ部分）
１４ａを夫々接続しである。ドツト駆動回路１４ａには
、前述した高圧電源１５（出力電圧：ＶＯ）に対し６個
の抵抗Ｒ１−Ｒ６を直列に接続して成る分圧回路１４ｂ
を設けである。この分圧回路１４ｂから延出した７本の
駆動電源線Ｓ　１−８７には、夫々スイッチＱ１〜Ｑ７
を介設しである。これら駆動電源線８１〜Ｓ７は、１個
のセグメント電極４ｄに共通接続しである。スイッチＱ
ｌ−Ｑ７は、夫々デコーダ１４ｃの７個の出力ポートｐ
。−ｐ６に接続しである。デコーダ１４ｃの３個の入力
ボートｐ＾＋ｐｎ＋ｐ０は、ラインメモリ１８の３本の
信号線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃに夫々接続しである。デコーダ
１４ｃは、３ビツトの入力信号を７ピツトの出力信号に
変換する。

印字開始に際しては、先ず、主走査方向１ライン分の階
調性データを含む画像情報が、ラインメモリ１８に入力
される。この場合、クロ・ツク信号ＣＬＫに同期して、
先頭の３ビツト（１ドツト分）のデータａｌ　ｂｌ　　
ｃがシフトレジスタＳＲＨに入力される。次に、２番目
のデータがシフトレジスタＳＲＨに入力されると、シフ
トレジスタＳＲＨのデータは、シフトレジスタ５ＲＮ−
１にシフトされ、最終的には、３×Ｎビツトのデータが
ラインメモリ１８に入力されると、先頭のデータはシフ
トレジスタＳ　Ｒ＞までシフトされる。

各シフトレジスタＳ　Ｒ１〜ＳＲＨに格納された３ビツ
トのドツト駆動信号は、夫々、対応するドツト駆動回路
１４ａにおけるデコーダ１４ｃの入力ポート１）Ａ、Ｔ
）Ｂ、１）−に入力され、ここで７ビツトデータ（１ビ
ツトのみがｌｌ　ＨＩＩ　（’１”）のデータ）に変換
された後、各出力ポートｐ。〜ｐ８から各スイッチＱｌ
−Ｑ７に出力される。例えば、入力信号ａｌｌ）＋Ｃが
１．１．１であれば、出力ポートｐ。からの出力信号の
みが”Ｈ”（１）となり、スイッチＱｌのみがオンする
。これにより、セグメント電極４ｄには、電圧Ｖｌ（＝
ＶＯ）が印加される。この様に、第１表に示した７通り
のド・ソト駆動信号に応じ、７段階の電圧ｖ１〜Ｖ７（
Ｖ７＝０）が各セグメント電極４ｄに選択的に印加され
、これに応じてドツトサイズが変化し、画像に面積階調
型の濃淡が付与される。

尚、本発明は上記の好適実施例に限定されるべきもので
はなく、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、トナー搬送体のトナ
ー担持面とは反対側に信号電極を配置し、トナーを選択
的に共通電極側へ反発させる構成としてもよい。又、印
字ヘッドとして、スクリューポール４ｂを用いず、通常
の針状電極を並設したマルチスタイラスヘッドを用いる
場合も、本発明を適用することが可能である。更に、線
状電極４ｇを接地する代りに、トナーの帯電極性とは同
極性のバイアス電源に接続してもよい。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した様に、本発明によれば、階調性デ
ータを含む画像情報に応じて記録電極に印加する記録電
圧を変化させる構成とすることにより、階調性データに
応じてドツトサイズを変化させることができる。従って
、静電記録装置により、普通紙上に階調性を備えた記録
画像を印字することができる。又、記録と現像及び像転
写を同時に行うから、構造が極めて簡単となり、上述の
効果が奏される静電記録装置を小型で安価に提供するこ
とが可能となる。

【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におけ
る駆動回路とその周辺部の構成を示す回路図、第２図は
上記静電記録装置の全体回路構成を示すブロック図、第
３図は上記静電記録装置の電極対向部を示す拡大説明図
、第４図は上記電極対向部における電界強度の特性を芥
子グラフ図、第５図は上記静電記録装置における印字ヘ
ッドを示す斜視図、第６図は上記静電記録装置の全体構
成を示す模式的断面図である。 ４・・・印字ヘッド ４ａ・・・セグメントボール ４ｂ・・・スクリューボール ４ｄ・・・セグメント電極 ４ｇ・・・線状電極 １４・・・駆動回路 １４ａ・・・ドツト駆動回路 ４ｂ・・・分圧回路 ４ｃ・・・デコーダ ５・・・高圧電源 ６・・・補助電極 ８・・・ラインメモリ

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
   側に設けた第１の電極と、前記トナー担持面の反対側に
   前記第１の電極に対峙させて設けた第２の電極と、前記
   第１及び第２の電極間に記録電圧を印加する電圧印加手
   段と、前記記録電圧を印字情報に応じて変化させる記録
   電圧制御手段とを有する静電記録装置。