JPS6223064A - 画像記録装置 - 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、画像情報に対応する・電気信号によりトナー
の付着を制御して、記録紙に画像を形成する画像記録装
置に関する。

（従来の技術） 従来の技術として、例えば、ＵＳＰ−３８１６８４０が
ある。これは導電性の中空円筒のトナー搬送部材の内部
に、回転する磁石が設けられており、このトナー搬送部
材の表面に磁性体で出来た信号電極が多数個電気的に相
互に絶縁されて設けである。この信号電極には文字発生
機が接続されている。トナー搬送部材は、導電性磁性ト
ナーが収納されているトナー容器にその一部が埋没して
いる。絶縁性の記録体は信号電極に近接して対向してお
り、記録体の背面には背面電極が密着している。そこで
磁石がたとえば反時計方向に回転すると、導電性磁性ト
ナーは磁界の変化に従い穂状のトナー鎖を形成しながら
トナー搬送部材表面に沿って時計方向に移動する。この
移動している導電性磁性トナーは信号電極へ到達すると
、信号電極の先端に導電性磁性トナーの穂が形成される
。

この時に文字発生器から信号電極へ画像情報に応じた信
号電圧を与えることによって、信号電極に印加された電
圧と背面電極との電圧差により形成された導電性磁性ト
ナーの穂を通して記録体に荷電され、導電性磁性トナー
は記録体面に付着する。

また記録体は右方向に移動している為に記録体上には連
続的に画像が形成される。

上記の様な装置を改良したものとして、導電性磁性トナ
ーの代りに光導電性磁性トナーと光を組合せ、かつ記録
用の信号電極を分割して記録体上にトナー像を形成する
方法を用いた装置（特開昭５９−１０４９５９）がある
。また信号電極の各々が一部を光導電性物質で形成され
ており、その光導電性物質を介してのみ電極先端と信号
電圧源との電気的な接続が実現出来る様になっており、
これらの電極は複数の群に区分され、その各群別にその
電極群の光導電性物質に光を当てる光源を設けるととも
に、各群の対応する電極をそれぞれ共通の電気接続線に
接続し、記録体上にトナー像を形成する方法を用いた装
置（特開昭５９−１４６８６５）がある。さらにトナー
搬送面に移動磁極の移動方向と直交する方向に線状の導
電体を張設し、この線の両端間に誘起する起電力を検出
して、これにより磁極位置と画像信号電圧印加との同期
をとるようにした装置（特開昭５９−１５２８７５）な
どがある。

（発明が解決しようとする問題点） 上記したＵＳＰ−３８１６８４０において、トナーが記
録体に付着するのは、トナーが導電性であるため各トナ
ー鎖が実質的に一つの導電体となり、電圧印加時に記録
体の絶縁材料層背面側の電荷と逆極性の電荷がトナー鎖
を通してその先端部に誘起され、この両電荷の静電吸引
力が磁石による磁力に打ち勝って該先端部のトナー粒子
を記録体へ吸引付着させている。従ってトナー鎖先端部
に十分な電荷を誘起させなければならず、それぞれの電
極に十分な電圧を印加せねばならない。この電極は記録
体の記録中を２１６ｍｍに選びかつ１ｍｍ当り１０本の
解像度を得ようとする場合、２１６０本必要であり、こ
れと同数の駆動電源が必要で、コスト、装置の大型化の
欠点を有している。

この欠点の改良である上記特開昭５９−１０４９５９は
、導電性磁性トナーの代りに光導電性磁性トナーと光を
組合せ、かつ記録用の信号電極を分割するような方法を
用いて、信号電極の配線を各ブロック毎にし、各ブロッ
ク毎に順次走査してい。

る。しかしながらこの場合分割された光源の順次あるい
は選択的な駆動及び各ブロック毎の電極の順次あるいは
選択的な駆動等が必要であり、十分に改良されていると
はいえない。また特開昭５９−１４６８６５では、光導
電性材料を使用するため、他のブロックに影響を及ぼさ
ないような光学的レンズ系が必要となってくる。これら
従来技術のいずれもがトナー自身をそのトナー鎖先端部
に、付着に必要な電荷を誘起する必要があり、駆動系は
各電極に比較的高い電圧を順次あるいは選択的に印加で
きるものでなければならず、複雑でコスト高となってい
る。

本願出願人は先に、特願昭６０−１０３１３６号により
上記従来技術の問題を解決し、工程数が少なく高電圧を
不要とし、回路構成を簡単とするとともに、トナーの紙
への転写を素早く為し得る画像記録法およびその装置を
提案している。この装置は、画像信号に対応した変調光
を光電変換部にそって走査し、半導体スイッチング素子
を介して記録電極上のトナーの電荷を消失させ、このト
ナーを記録紙に吸引クーロン力により付着させる構成を
有している。複数の光電変換部が平面上に並んでいると
、受光面上での走査ビーム移動速度は一定とならず、こ
のためにドツト間隔が一定とならない。またある走査幅
を得るためには、光偏向器と光電変換部との距離を十分
とらなくてはならず、装置が大型となる。そして移動速
度を一定にし、ドツトが等間隔ピッチを保つような光走
査を行うためには、ポリゴンミラーによる光走査の場合
はｆ−θレンズ、ガルバノミラ−による光走査の場合は
Ｂｒｃ　ｓｉｎθレンズなどの光学系が必要となる。

そこで本発明の目的は、高価なｆ−θレンズやａｒｃ　
ｓｉｎθレンズを用いる補正光学系を必要とせず、それ
によってコストダウンを計り、装置の小型化を計ること
にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の画像記録装置は、記録紙８と対向的に位置する
絶縁性支持体１の表面に形成してあり、記録紙の幅方向
に配列している複数の記録電極２と、絶縁性支持体およ
び記録電極上に、帯電したトナー３を搬送させる手段７
と、記録電極のそれぞれに接続した複数の半導体スイッ
チング素子１０と、一定間隔で一列に配列し、半導体ス
イッチング素子のそれぞれに接続した複数の光電変換部
２０を有する光電変換手段Ａと、記録電極の反対側で記
録紙と対向し、記録紙をトナーの帯電電荷と同極性に帯
電させる帯電器９とを設けである。

そして画像信号に対応した変調光を光電変換部にそって
走査し、光が照射された光電変換部に接続した半導体ス
イッチング素子を介して、当該スイッチング素子に接続
した記録電極上のトナーの電荷を消失せしめ、又は当該
トナーに帯電電荷と逆極性の電荷を注入し、当該トナー
を記録紙に吸引クーロン力により付着せしめる光走査装
置　１３゜１５とを設けである。そして上記光走査装置
１３が等速回転する回転多面鏡１３ａである場合は、上
記光電変換手段Ａはその受光面が凹面をなしているもの
である。

さらに本発明の画像記録装置は、上記光走査装置１５が
正弦振動モードで往復回動する鏡面１５ａである場合は
、上記光電変換手段Ａはその受光面が凸面をなしている
ものである。

（作用） このような構成であるので、回転多面鏡１３ａにより光
電変換手段Ａの凹面をなす受光面を、または正弦振動モ
ードで往復回動する鏡面１５ａにより光電変換手段Ａの
凸面をなす受光面を光走査すると、光偏向器で反射した
偏向光は、光電変換手段上を偏向角に比例した速さで移
動する。光電変換部２０に光が照射されることによる光
電流により半導体スイッチング素子１０を立上らせ、記
録電極２上のトナー３はその電荷を消失、又は逆極性の
電荷を注入され、このトナーは記録紙８上に一定のドツ
ト間隔で付着される。

（実施例） 第１図は本発明の画像記録装置の一例を示している。絶
縁性支持体１はドラム状をなし、その表面には多数の記
録電極２・・・が設けである。この記録電極は第２図示
のようにたとえば記録紙の。

幅が２１６　ｍｍで１關当り１０本の解像度を得ようと
する場合２１６０の記録電極２・・・が形成され、この
解像度に応じたピッチあるいはそれ以下の間隔で互いに
絶縁された状態で設けてあり、記録紙８の搬送方向に直
交する方向に一列に整列して設けである。記録電極２は
絶縁性支持体１の表面と同一面に整列してもよいが、図
示のものは突出して整列させである。絶縁性支持体１お
よび記録電極２の表面には、帯電させた一様な厚さの磁
性のトナー３を搬送させる。トナー３はトナー溜り４か
ら供給されるもので、トナ一層厚調節部材５によってそ
の層厚が一様になるように調節される。トナ一層厚調節
部材５には電圧印加装置６により電圧を印加してあり、
このために接触したトナー３に電荷が注入される。これ
により絶縁性支持体１の表面にはトナー電荷（この例で
は正帯電トナー）と逆極性の電荷が誘導され、トナーを
絶縁性支持体表面に引きつける。トナー３はトナー搬送
手段７であるマグネットロールによる磁界発生装置を絶
縁性支持体１の内部に設けである。マグネットロールが
反時計方向に回転することによりトナー３は絶縁性支持
体１の表面を右方向へ搬送され、記録電極２の表面を通
過する。それぞれの記録電極２に対向して記録紙８が平
行に搬送される。記録紙８の背面には転写用帯電器９が
配設しである。それぞれの記録電極２・・・は半導体ス
イッチング素子１０としてのＮＰＮ型トランジスタのコ
レクタに接続してあり、トランジスタのベースにそれぞ
れの駆動信号発生手段１１が接続しである。半導体スイ
ッチング素子はＰＮＰ型トランジスタでもよく、またト
ナーは負帯電でもよく、それぞれに応じた適切な接続が
なされるものである。また半導体スイッチング素子はト
ランジスタに代えてＦＥＴなども用いることができる。

トナー転写の原理について述べると、記録時にトナー３
がトナ一層厚調節部材５により一様な薄い層厚で、電荷
が注入されて絶縁性支持体１の表面を搬送され、記録電
極２の表面に搬送される。

駆動信号発生手段１１から駆動信号りが半導体スイッチ
ング素子１０のベースに流れ、これによりコレクタ電流
が流れると、記録電極２上のトナーに上記帯電電荷と逆
極性の電荷が注入される。エミッタが接地されていれば
トナーはその電荷が消失される。逆極性の電荷が注入さ
れた、または電荷を失ったトナーは、転写用帯電器９に
より帯電されている記録紙８との間に吸引クーロン力が
働き転写される。記録電極２の周辺のトナーは記録紙８
の帯電電荷に対して反発力が働くので記録紙に転写され
ることはない。トナーは駆動信号によりその記録電極上
のトナーの電荷が素早く電極へリークし、しかもこのリ
ークの時間内に他の電極上のトナーの電荷を逃さない程
の導電率を持たなければならない。導電率に対するこの
要求を満すために、トナーは上記のような一様な薄い層
として供給される。薄い層となることにより比較的導電
率の大きなトナーを用いることができ、素早い転写が可
能となる。

本発明は記録電極２上のトナーに逆極性の電荷を注入し
、あるいはその電荷を消失せしめるための半導体スイッ
チング素子１０の立上りを光電変換手段Ａによる光電流
により行うものである。第３図は光電変換によるトナー
電荷放電の原理を示すもので、上記したような帯電した
トナー３が記録電極部Ｃの記録電極２上にある場合、光
電変換部Ａの光電変換部２０に光が照射されると、光電
変換素子には、バイアス抵抗１２を通して電界が印加さ
れているので、キャリヤが加速されて光電流が発生する
。この光電流の立ち上り時定数は５０μｓｅｃ以下が殆
どで極めて素早い立ち上りを示す。この光電流が半導体
スイッチング素子部ＢのＮＰＮ型トランジスタＩＯＡの
ベースに流れ、このベース電流によりコレクタ電流が流
れ、トナー３の電荷が放電されることになる。このため
に従来感光体の表面電位の変化で現像化していたもので
は、表面電位の変化の時定数が長いために、光応答性が
悪かったが、ここでは光電流を利用しているので、光応
答性が非常に良くなる。第４図は本発明の光電変換手段
Ａの一例である光導電変換手段を示すもので、弧状断面
をなす支持体２１の上面にコモン電極２２が形成してあ
り、その上面に光導電層２３を設け、その上面に複数の
透明電極２４・・・を形成しであるものである。各透明
電極とこれに重なっている光導電層とコモン電極とで光
電変換部２０を構成し、複数の光電変換部２０がたとえ
ば２１６０集って光電変換手段Ａとなっている。このそ
れぞれの透明電極２４は半導体スイッチング素子部Ｂの
トランジスタのベースに接続されており、トランジスタ
と１対１で対応している。記録電極部Ｃには上記したよ
うに解像度幅のピッチあるいはそれ以下の間隔で互いに
絶縁された状態の記録電極　２・・・が設けてあり、記
録電極２とトランジスタと１対１で対応している。トラ
ンジスタのエミッタあるいはコレクタはコモン電極２２
に接続している。

光電変換手段は上側に限られず、フォトダイオード、フ
ォトトランジスタなどの半導体を用いたものであっても
よい。

第５図示は等速回転する回転多面鏡１３ａを用いた光走
査装置１３によるもので、光電変換手段Ａの受光面は凹
面をなしており、凹面側に透明電極２４・・・が形成し
である。この凹面の曲率中心は回転多面鏡１３ａの反射
点と一致させである。

もし光電変換手段Ａが曲率を有しないで平面であると、
光源１４からの画像信号に対応した変調光は、回転多面
鏡で偏向されて光電変換部にそって走査されるとき、偏
向角Ｏにおける光電変換部までの距離をＬとすると、偏
向角θにおける光電変換部上の位置は、Ｌ　”　ｔａｎ
θとなる。このためにθが大きくなればなる程、すなわ
ち光走査の端になる程光電変換部は高速で走査され、し
たがって光走査の端になる程、ビームスポット間隔は大
となる。しかし本発明におけるように光電変換手段Ａの
受光面が凹面をなし、光電変換手段上の距離がＬ・θと
なるようにその曲率を定めであると、光走査の端から端
まで光電変換部は等速で走査され、従来側われていた補
正光学系は不要となる。

第６図は正弦振動モードで往復回動する鏡面１５ａを用
いた光走査装置１５によるもので、光電変換手段への受
光面は凸面をなし、支持体３１の凸面側にコモン電極３
２．光導電層３３および複数の透明電極３４が形成しで
ある。この場合も各透明電極とこれに重なっている先導
電層とコモン電極とで光電変換部２０を構成し、複数の
光電変換部２０が集って光電変換手段Ａとなっている。

そしてもし光電変換手段Ａが曲率を有しないで平面であ
ると、光走査の端の方すなわち偏向角θが大きくなれば
なる程光電変換部は低速で走査され、したがって光走査
の端になる程、ビームスポット間隔は小となる。しかし
本発明におけるように光電変換手段Ａの受光面が凸面を
なし、光電変換手段上の距離がＬ・θとなるようにその
曲率を定めであると、光走査の端から端まで光電変換部
は等速で走査され、従来側われていた補正光学系は不要
となる。

さらに画像情報に対応した変調光が光走査装置１３．１
５により光電変換手段Ａに照射される場合、上記したよ
うに透明電極２４．・・・３４゜・・・は、記録電極２
・・・および半導体スイッチング素子１０に１対１に対
応しており、またその光走査領域りはかなり幅広くなっ
ているので、光走査線ｅ、ｆ、Ｈのように光偏向器によ
る光走査の面積度や倒れ精度が良くなくても、光走査が
光走査領域り内に入っていれば、規則正しく配列された
記録電極がスイッチングされ、歪みのない画像が得られ
る。このためにたとえばシリンドリカルレンズなどによ
る補正手段が不要となる。

（発明の効果） 以上に述べたように本発明は、帯電したトナーの電荷を
半導体スイッチング素子を介して失わせ、または当該ト
ナーに逆極性の電荷を注入するので、従来のもののよう
な高い電圧を印加する必要はなく、回路構成が簡単とな
り、装置の小型化、低コスト化が可能となる。また半導
体スイッチング素子の立ち上りを光電変換部の光走査に
より生じる光電流により行うので、トナーの記録紙への
転写速度すなわち光応答性が向上する。さらに光電変換
手段の凹面をなす受光面に、回転多面鏡により光走査し
、または光電変換手段の凸面をなす受光面に正弦振動モ
ードで往復回動する鏡面により光走査するので、高価な
ｆ−θレンズやａｒｅ　ＳｉＨ６などの補正光学系を使
用することなくドツトが等間隔に記録され、コストダウ
ンが可能となる。しかも光走査装置の倒れ補正手段も不
要となり構成が簡単となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる装置の実施例の断面図、第２図
は記録電極部を示す一部切欠平面図、第３図は光電変換
によるトナー電荷放電の原理図、第４図は光電変換手段
の一部切欠平面図、第５図は第４図ｖ−■線における光
走査の説明図、第６図は他の本発明にかかる装置の光走
査の説明である。 １・・・絶縁性支持体、 ２・・・記録電極、　３・・・トナー、７・・・トナー
搬送手段、 ８・・・記録紙、　　９・・・帯電器、１０・・・半導
体スイッチング素子、 １３．１５・・・光走査手段、 １３ａ・・・回転多面鏡、 １５ａ・・・鏡面、　　２０・・・光電変換部、Ａ・・
・光電変換手段。 以　　上 第２図 第３図 第４Ｎ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、記録紙と対向的に位置する絶縁性支持体の表面に形
   成してあり、上記記録紙の幅方向に配列している複数の
   記録電極と、 上記絶縁性支持体および上記記録電極上に、帯電したト
   ナーを搬送させる手段と、 上記記録電極のそれぞれに接続した複数の半導体スイッ
   チング素子と、 一定間隔で配列し、上記半導体スイッチング素子のそれ
   ぞれに接続した複数の光電変換部を有する光電変換手段
   と、 上記記録電極の反対側で上記記録紙と対向し、上記記録
   紙を上記トナーの帯電電荷と同極性に帯電させる帯電器
   と、 画像信号に対応した変調光を上記光電変換部にそって走
   査し、光が照射された光電変換部に接続した半導体スイ
   ッチング素子を介して、当該スイッチング素子に接続し
   た記録電極上のトナーの電荷を消失せしめ、又は当該ト
   ナーに上記帯電電荷と逆極性の電荷を注入し、当該トナ
   ーを上記記録紙に吸引クーロン力により付着せしめる光
   走査装置とを有し、 上記光走査装置は等速回転する回転多面鏡により構成さ
   れ、上記光電変換手段はその受光面が凹面をなしている
   ことを特徴とする画像記録装置。 ２、記録紙と対向的に位置する絶縁性支持体の表面に形
   成してあり、上記記録紙の幅方向に配列している複数の
   記録電極と、 上記絶縁性支持体および上記記録電極上に、帯電したト
   ナーを搬送させる手段と、 上記記録電極のそれぞれに接続した複数の半導体スイッ
   チング素子と、 一定間隔で配列し、上記半導体スイッチング素子のそれ
   ぞれに接続した複数の光電変換部を有する光電変換手段
   と、 上記記録電極の反対側で上記記録紙と対向し、上記記録
   紙を上記トナーの帯電電荷と同極性に帯電させる帯電器
   と、 画像信号に対応した変調光を上記光電変換部にそって走
   査し、光が照射された光電変換部に接続した半導体スイ
   ッチング素子を介して、当該スイッチング素子に接続し
   た記録電極上のトナーの電荷を消失せしめ、又は当該ト
   ナーに上記帯電電荷と逆極性の電荷を注入し、当該トナ
   ーを上記記録紙に吸引クーロン力により付着せしめる光
   走査装置とを有し、 上記光走査装置は正弦振動モードで往復回動する鏡面に
   より構成され、上記光電変換手段はその受光面が凸面を
   なしていることを特徴とする画像記録装置。