JPH04195070A - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は静電記録装置に係り、特に、現像剤担持体上の
帯電現像剤の薄層上に、イオン流変調手段により、画像
信号に応じた潜像を形成し、この潜像を記録媒体上に選
択的に転写して顕像化する静電記録装置に関する。

〔従来の技術〕

電子写真方式を利用する静電記録装置の１方式として、
米国特許第３．６８９．９３５号明細書に開示されたよ
うに、現像剤（トナー）供給源から現像剤を供給し、絶
縁層を介して主走査方向に対向するアレイ状の開口電極
対からなる制御手段で帯電した現像剤の通過量を制御し
、記録媒体上に画像信号に応じた現像剤の像を形成する
静電記録装置が知られている。

この方式の静電記録装置は、制御手段の開口部に現像剤
が付着して該開口部の周辺を汚し、ひどい場合には目詰
まりを起こして記録がなされなくなったり、記録速度が
低い等から、実用化がなされていない。

また、特公昭５Ｂ−３３５５０号公報に開示された静電
記録装置は、イオン変調手段により画像信号に応じてイ
オン流を変調し、イオン変調手段と記録媒体との間に、
固体、あるいはエーロゾル状の現像剤粒子を画像信号に
応じて帯電させ、帯電させた現像剤を記録媒体上に付着
させることによって画像を形成するものである。

しかしながら、この方式では均一な現像剤供給が困難で
あり、また現像剤の飛散で装置内を汚染するという問題
がある。

この問題を解決するために、特開昭６１−２５１６６号
公報に開示されたように、現像剤担持体上に形成された
−様な電荷を有する現像剤の薄層に、イオン発生器によ
り画像信号に応じて変調されたイオン流を照射して潜像
を書き込む方法が提案されている。

上記イオン発生器としては、例えば特開昭５９−１６４
１５４号公報や特開昭５９−１９０８５４号公報に開示
された空気流支援型イオン流制御ヘッド（以下、単にイ
オンヘッドという）が適している。

これらのイオンヘッドは、現像剤担持体に対して主走査
ラインを形成するように固定され、高圧の電源を接続し
たイオン発生源を内部に有し、圧縮空気による空気流と
電界とによりイオン流を発生させるものである。

イオン流通路のイオン発生源からイオンヘッド出口開口
部に至る途中には、イオン流変調用の制御電極が設けて
あり、画像信号に対応してイオン流を通過、あるいは堰
き止めることによりイオン流を変調し、イオン流出口開
口部と対向した現像剤担持体上に形成した現像剤薄層に
静電潜像を書き込むことができる。

この静電潜像を、現像剤担持体と転写電極間に記録媒体
を介挿し、上記現像剤担持体と転写電極間に印加する転
写電界で該記録媒体上に転写することで顕像を得るもの
である。

上記のようなイオンヘッドを用いることの利点としては
、空気流のない場合と比較して、イオン発生源からのイ
オン取り出し量が多いという点、イオン流変調用制御電
極に印加する電圧を小さ（できる点、さらに、空気流を
用いていることにより、トナーが出口開口部に目詰まり
し難い点、などを挙げることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

現像剤担持体上の現像剤薄層に変調イオン流によって形
成した静電潜像を、転写電界で記録媒体に転写すること
により顕像を得る形式の静電記録装置においては、上記
現像剤担持体上に担持される現像剤薄層が、該現像剤の
単層、あるいは単層に近い極めて薄い層である。

そのため、転写画像（顕像）を形成する現像剤の絶対量
が制限され、記録画像の濃度が十分に得られないという
問題があった。

本発明の目的は、現像剤担持体上に担持される現像剤の
絶対量を増加させることなく、記録媒体上に転写される
顕像、すなわち転写画像の濃度を向上させることができ
る静電記録装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、固定されたイオンヘッドに対しある速度で移
動する現像剤担持体表面に形成されて、イオン流の照射
を受けて潜像を形成しながら搬送される現像剤薄層を、
上記現像剤担持体表面の移動速度よりも小さな速度で移
動する記録媒体上に転写することによって画像を記録媒
体上で圧縮し、画像の濃度を向上させるようにしたもの
である。

すなわち、上記目的を達成するために、本発明は、 帯電された現像剤の薄層を表面に担持する現像剤担持体
（４）と、 イオン発生手段（７）と、イオン流変調手段（８）とか
らなり、現像剤担持体上の現像剤薄層に向けて画像信号
によって変調されたイオン流を供給する変調イオン流供
給手段（６）と、現像剤担持体上の現像剤を選択的に記
録媒体に転写させる転写手段（１７）と、 を具備する静電記録装置において、 変調イオン流供給手段により現像剤担持体上の現像剤薄
層に形成される静電潜像が、現像剤搬送方向において、
転写手段により記録媒体上に得られる顕像のα倍（α〉
１）に偏倍する静電潜像偏倍手段を具備し、 静電潜像偏倍手段として、 上記イオン流変調手段に供給される画像信号の速度を制
御する画像信号速度制御手段（２０）と、上記現像剤担
持体上の現像剤薄層の搬送速度を制御する現像剤担持体
制御手段（２１）と、上記記録媒体の搬送速度を制御す
る記録媒体搬送速度制御手段（２３）と、 を設けたことを特徴とする。

〔作用］ 現像剤担持体（４）の表面上に、層形成部材（５）の摺
動により、例えばマイナスに一様に帯電させた現像剤の
薄層が形成される。

イオン発生手段（イオン源７）とイオン流変調手段（制
御電極８）とからなる変調イオン流供給手段（６）は、
プラスに帯電したイオン流を画像信号に応じて変調し、
これを現像剤薄層に照射して現像剤薄層の帯電極性を反
転させ、画像の静電潜像を形成する。

このとき、記録媒体の搬送速度は、記録媒体搬送速度制
御手段（２３）により、ある値に設定されており、画像
信号速度制御手段（２０）は、記録媒体搬送速度に同期
した画像信号速度で上記イオン流変調手段に画像信号を
供給する。

現像剤担持体制御手段（２１）は、現像剤担持体上の現
像剤薄層の搬送速度を記録媒体搬送速度のα倍（α〉１
）に設定する。

すなわち、現像剤薄層の搬送速度は記録媒体搬送速度に
同期した画像信号速度に対してもα倍（α〉１）の速度
を持つので、現像剤薄層上に形成されてゆく静電潜像は
、現像剤薄層搬送方向にα倍（α〉１）に偏倍されたも
のとなる。

現像剤薄層上に形成された静電潜像は、転写手段（１７
）において選択的、すなわち潜像を担持する現像剤のみ
が、その帯電極性により選択されて記録媒体（１８）に
転写される際に、現像剤薄層と記録媒体の搬送速度の差
により１／αに圧縮されて記録媒体上に顕像を形成する
。

これにより、記録媒体上では、現像剤密度が現像剤担持
体上での密度のα倍に高められるため、画像濃度が向上
する。

このように、現像剤薄層上で静電潜像を副走査方向に拡
大することで、副走査方向に対しては、形成される画像
に対する解像度が向上し、面積階調による中間調表現に
有利となる。

更に、現像剤担持体制御手段と画像信号速度制御手段に
検知出力をフィードバックする記録媒体速度検知手段を
設けることにより、記録媒体搬送速度の変動によって記
録媒体搬送速度と現像剤担持体との同期ずれを原因とし
て発生する濃度ムラや、記録媒体搬送速度と画像信号速
度との同期ずれにより発生する副走査方向の画像長さム
ラ、等を無くす事ができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例につき、図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は本発明による静電記録装置の一実施例を説明す
る概略構成図であって、１はホッパー、２は現像剤、３
は補助ロール、４は現像剤担持体、５は層形成部材、６
は変調イオン流供給手段としてのイオンヘッド、７はイ
オン源、８はイオン流変調手段としての制御電極、９は
絶縁基板、１０は絶縁スペーサ、１１は圧縮空気供給装
置、１２は画像信号源、１３はイオン源用直流高圧電源
、１４はイオン取出用直流高圧電源、１６は転写用直流
高圧電源、１７は転写電極、１８は転写紙等の記録媒体
、１９は定着手段、２０は画像信号速度制御手段、２１
は現像剤担持体制御手段、２２は記録媒体搬送手段、２
３は記録媒体搬送速度制御手段である。そして、画像信
号速度制御手段、２１は現像剤担持体制御手段、２２は
記録媒体搬送手段、２３は記録媒体搬送速度・制御手段
で静電潜像変倍手段を構成する。

現像剤担持体４はアルミニウム、ステンレススチールな
どの金属材料からなる導電性の円筒、あるいは円柱、も
しくは円柱の表面にフェノール樹脂等の絶縁材料からな
る誘電体層を形成したロール状部材からなる。

ホッパー１に貯留されている現像剤２は、補助ロール３
の回転によって現像剤担持体４の表面に被着される。

現像剤担持体４が矢印方向ａに回転すると、その表面に
被着された現像剤２は、この現像剤担持体４の表面に対
して弾性的に接触して摺動する層形成部材５により均一
な薄層にされると共に、静電荷（ここではマイナス極）
が帯電される。

イオンヘッド６は、直流高圧電源１３から電圧が印加さ
れる放電ワイヤーからなるイオン源７とケーシング７１
との間でコロナ放電により上記現像剤担持体４上の現像
剤薄層の帯電電荷の極性とは逆極性（ここではプラス極
性）のイオンを発生し、圧縮空気供給手段１１がら空気
チャンバーに供給されて一定の圧力に保たれた圧縮空気
によりスリット６１　（イオンヘッド出力開口部）から
イオン流を出力をする。

また、このスリット６１は現像剤担持体４の軸方向（以
後、主走査方向と呼ぶ）に延在しており、このスリット
６１はケーシング７１の一部と、画素単位に分割された
制御電極８が形成された絶縁基板９が対向することで形
成されている。

なお、スリット６１から吐出する空気流は矢印Ｃ方向に
指向され、イオンは矢印ｄ方向に向かうため、空気流に
よって現像剤が飛散する様なことはない。

絶縁基板９は絶縁スペーサ１０を介してケーシング７１
に当接されており、この絶縁スペーサ１０はその厚みを
変えてスリットサイズを変更する機能も有する。

画像信号速度制御手段２０から画像信号によって、スリ
ット６１においてイオン流を通過またはせき止め、該イ
オン流を変調する。

現像剤担持体４と接地との間には、イオン取出用の電界
を形成するイオン取出用高圧電源１４が接続されている
。

また、転写電極１７と現像剤担持体４との間には転写電
界を形成する直流高圧電源１６が接続されている。

定着手段１９は、加熱用のヒートローフ１９ａとプレッ
シャーロール１９ｂからなり、現像剤が転写された記録
媒体１８を加熱加圧して顕像を固定する。

このとき、現像剤２は、現像剤担持体４の表面上に担持
されるものであれば、１成分系、２成分系の何れでもよ
く、また磁性、非磁性の何れでもよい。

ただし、磁性の現像剤を用いる場合には、現像剤担持体
４がその現像剤を磁気的に吸着するマグネットを内装し
た円筒状ロールとする必要がある。

現像剤が１成分系である場合には、図示したように、現
像剤担持体４上に直接供給される現像剤に接触して摩擦
帯電電荷を付与する方式の層形成手段５により現像剤薄
層を形成する。

また、２成分系の現像剤を用いる場合には、既知の電子
写真用２成分現像器の現像ロールと現像剤担持体との間
にバイアス電圧を印加して現像剤を現像剤担持体上に均
一に被着される等の方法によって現像剤薄膜を形成させ
る。

現像剤薄層が形成された現像剤担持体４に向けて、イオ
ンヘッド６のスリット６１から制御電極８に印加される
画像信号に応じて変調されたイオン流を照射し、現像剤
担持体４上の現像剤薄層の帯電極性（この場合マイナス
極性）をプラス極に反転させ、静電潜像を形成する。

静電潜像が形成された現像剤担持体４は回転を続けて転
写電極１７が配置されている転写部１７０に達する。

転写部１７０では転写電極１７と現像剤担持体４との間
に、該転写電極１７と接触して記録媒体１８が矢印す方
向に搬送されてレフる。

転写電極１７と現像剤担持体４との間には転写用電源１
６とイオン取出用電源１４により転写電界が形成され、
該転写電界により、極性の反転した現像剤のみが記録媒
体１８に選択的に移転する。

現像剤が転写された記録媒体１８には定着手段１９にお
いて加熱加圧された該現像剤が固定される。

記録媒体１８の搬送速度は記録媒体搬送速度制御手段２
３により設定される。

そして、記録媒体１Ｂの搬送速度に同期する画像信号速
度は自明であるので、設定された記録媒体１日の搬送速
度に応じた画像信号速度が画像信号速度制御手段２０に
より設定される。

このとき、現像剤担持体４の回転速度は、現像剤担持体
４の表面の周速（矢印Ａ）が記録媒体１８の搬送速度（
矢印Ｂ）のα倍（α〉１）になる様に現像剤担持体制御
手段２１により制御される。

第２図は本発明による静電記録装置の記録動作を説明す
る要部構成図であって、第１図と同一符号は同一部分に
対応する。

同図において、現像剤担持体４の回転半径をＲ（ｍｍ）
、回転の角度をω（ｒａｄ／５ｅｃ）とすると、固定さ
れているイオンヘッド６に対する現像剤担持体４の表面
の周速Ｖ１は Ｖ１＝Ｒ・ω（ｍｍ／５ｅｃ） で表される。

また、記録媒体１８の搬送速度■２とすると、従来のこ
の装置ではＶ１＝Ｖ２で、書き込まれる静電潜像と記録
媒体１８に転写された画像の記録媒体搬送方向（副走査
方向）の長さは比１：１であるのに対し、本発明におい
は、 Ｖ１＝α・Ｖ２　（ｍｍ／ｓ　ｅｃ） である。

なお、α〉１であり、α＝１．２〜１．５程度に設定す
るのが好適である。しかし本発明はこれに限るものでは
ない。

また、現像剤担持体４の表面の周速Ｖｌを優先的に設定
した場合は、記録媒体搬送速度■２がＶ２＝Ｖ１／α（
ｍｍ／５ｅｃ） に設定され、・これに同期して画像信号速度が画像信号
速度制御手段２０により制御される。

以下にこのときの画像信号速度制御手段２０による画像
信号ラインの制御を説明する。

第３図は従来技術の画像信号ラインと本発明の画像信号
ラインの現像剤担持体上の静電潜像の説明図である。

（ａ）は従来技術すなわち現像剤担持体と記録媒体の転
写領域における速度が同一の場合を、（ｂ）は本発明す
なわち現像剤担持体と記録媒体の転写領域における速度
がα：１の場合を、それぞれ示す。

同図において、ｔＬは主走査方向の潜像の長さ（ライン
長）、ｊＦｓＬＦ　　′は副走査方向の潜像の長さ（フ
レーム長）、１．〜ｆｎ、ｌ、’　〜１ｎ′は画像信号
ラインをそれぞれ示す。

従来の静電記録装置においては、現像剤担持体と記録媒
体の転写領域での速度が等しいため、記録される画像信
号は、（ａ）に示したように転写される画像と同じフレ
ームの長１．で現像剤担持体上に潜像が形成される。

一方、本発明では、現像剤担持体４上に形成される潜像
は第１図の画像信号速度制御手段２０によってα倍され
、フレーム長ｔ、’（ｔ、”＝α・ｔｒ’）に副走査方
向に引き延ばされて形成される。

すなわち、ライン方向（主走査方向）の長さｔｌは（ａ
）と同一であるが、それぞれのライン２１　′〜！ｎ′
の間隔は（ａ）のライン！１〜２ｎの間隔のα倍となる
ように偏倍される。

第４図は本発明による記録画像の潜像向上作用の説明図
であって、ＦＰｏとＬＰｏは記録すべき画像信号入力の
フレームパルス（書込み開始パルス）とラインパルス（
ライン書込みパルス）、ＦＰｗとＬＰｗはα倍に偏倍さ
れたフレームパルスとラインパルス、Ｉｎは現像剤担持
体４上に形成された潜像、！ｐは記録媒体上に転写され
た顕像を示す。

同図において、フレームパルスＦＰｏ間にラインパルス
ＬＰｏが存在し、例えば最初のフレームパルスの立ち下
がりで画像の書込みが開始され、次のフレームパルスの
立ち上がりで書込みが終了するものとする。

その結果、現像剤担持体４の潜像はＩｎに示したような
ものとなる。

前記したように、この種の静電記録装置では、その現像
剤担持体４上に形成される現像剤薄層の現像剤の絶対量
が少ないため、潜像をそのまま記録媒体１８に転写する
と、その画像濃度は薄いものとなってしまう。

本発明では、記録媒体１８の搬送速度は現像剤担持体４
の周速のα分の１となるため、転写により形成されるラ
インはＩｐに示したように、副走査方向に圧縮される。

その結果、顕像すなわち転写画像の濃度が圧縮されて実
質的に濃度の向上が達成されることになる。

第５図は本発明による静電記録装置の他の実施例の概略
構成図であって、前記第１図に示した構成において記録
媒体搬送速度検知手段２４を設け、この記録媒体搬送速
度検知手段２４の検知出力を現像剤担持体制御手段２１
と画像信号速度制御手段２０にリアルタイムでフィード
バックすることにより、歯車精度等に起因する記録媒体
の搬送速度の微妙な変動により発生する濃度ムラ、転写
像長さムラ回避するようにしたものである。

すなわち、同図の構成において、記録媒体搬送速度ｖ２
の変動により、現像剤薄層搬送速度Ｖｌとの関係 Ｖ１＝α・Ｖ２　（ｍｍ／５ｅｃ） が崩れると、これがそのまま転写される現像剤の量に直
接影響し、形成される画像濃度の濃淡となって現れる。

そこで、現像剤担持体制御手段２１は、記録媒体速度検
知手段２４からの信号により、Ｖ１＝α・■２の関係を
精度良く保つよう、現像剤担持体４の角速度ωを制御す
る。

また、記録媒体搬送速度■２の変動により、画像信号と
の同期が崩れると、 Ｉｎ＝＝α・Ｉｐ すなわち、 ＦＰｗ−ｃｒ−ＦＰ。

の関係が崩れ、転写された画像の長短となって表れる。

そこで画像信号速度制御手段２０は記録媒体速度検知手
段２４からの出力信号により、Ｉｎ＝α・ＩＰの関係を
精度良く保つよう、フレームパルスＦＰｗの拡大率を制
御する。

その結果、濃度ムラ、画像の長さムラ等の無い良好な画
質が得られる。

記録媒体速度検知手段２４は、既知の手段を使用できる
ので、ここではその説明を省略する。

なお、本発明は上記の各実施例に示した構成に限定され
るものではなく、イオンヘッドの構成。

現像担持体の構成、および現像剤の帯電極性、転写電極
の形状などの各構成部分は、本発明の思想の範囲内で任
意に変更できるものであり、現像剤の帯電特性、現像剤
層の厚さ、各部材の寸法、圧縮空気の吐出量や各部電界
強度、αの値等は、その他の設計条件に応じて最適値に
設定される。

例えば、転写電極をロール状のものを使用することも可
能で、また記録媒体を画像形成横部分の上方に配置する
方式の静電記録装置に本発明を適用できることは言うま
でもない。

［発明の効果Ｊ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、現像剤担
持体に形成された潜像は、転写手段において記録媒体に
転写される際に、該現像剤担持体と記録媒体の搬送速度
の差によりα分の１に圧縮されて記録媒体上に顕像を形
成する。

これにより、現像剤担持体に被着されている現像剤は記
録媒体上で濃縮され、顕像濃度すなわち転写により形成
される画像の濃度が向上し、現像剤担持体上の現像剤薄
層に形成される潜像の現像剤量が少なくても、最終的に
得られる転写画像は十分な濃度を持った鮮明な画像品質
を持つものとなる。

すなわち、現像剤担持体に被着した現像剤薄層上で静電
潜像を副走査方向に拡大することで、副走査方向に対し
ては、形成される画像に対する解像度がα倍に向上し、
面積階調による中間調表現に有利となる。

更に、検知信号を現像剤担持体制御手段と画像信号速度
制御手段にフィードバックする記録媒体速度検知手段を
設けることにより、記録媒体搬送速度、現像剤担持体表
面周速度２画像信号速度の同期を完全にとるができ、濃
度ムラ、画像長さムラ等の無い良好な品質の画像を再現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による静電記録装置の一実施例を説明す
る概略構成図、第２図は本発明による静電記録の作用を
説明する要部構成図、第３図は従来技術の画像信号ライ
ンと本発明の画像信号ラインの現像剤担持体上の静電潜
像の説明図、第４図は本発明による記録画像の濃度向上
作用の説明図、第５図は本発明による静電記録装置の他
の実施例を説明する概略構成である。 ｌ・・・・ホッパー、２・・・・現像剤、３・・・・補
助ロール、４・・・・現像剤担持体、５・・・・層形成
部材、６・・・・イオンヘッド、７・・・・イオン源、
８・・・・イオン流変調手段としての制御電極、９・・
・・絶縁基板、１０・・・・絶縁スペーサ、１１・・・
・圧縮空気供給装置、１２・・・・画像信号源、１３・
・・・イオン源用直流高圧電源、１４・・・・イオン取
出用電源、１６・・・・転写用直流高圧電源、１７・・
・・転写電極、１８・・・・記録媒体、１９・・・・定
着手段、２０・・・・画像信号速度制御手段、２１・・
・・現像剤担持体制御手段、２２・・・・記録媒体搬送
手段、２３・・・・記録媒体搬送速度制御手段、２４・
・・・記録媒体搬送速度検知手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 帯電された現像剤薄層を表面に担持する現像剤担持体と
   、 イオン流発生手段とイオン流変調手段とからなり、現像
   剤担持体上の現像剤薄層に向けて画像信号によって変調
   されたイオン流を供給する変調イオン流供給手段と、 現像剤担持体上の現像剤を選択的に記録媒体に転写させ
   る転写手段と、を具備する静電記録装置において、 変調イオン流供給手段により現像剤担持体上の現像剤薄
   層に形成される静電潜像を、現像剤搬送方向に該記録媒
   体の搬送速度のα倍（α＞１）に偏倍する静電潜像偏倍
   手段を設けたことを特徴とする静電記録装置。