JPS6412432B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、静電印刷装置、いわゆる静電プリン
タ、プロツタに関する。（今後、静電印刷装置を
静電プリンタと呼ぶ。） 従来の静電プリンタは、ドツト構成によるもの
では第１図、第２図に示す如く、低速のフアクシ
ミリ等に使用される１〜数本の静電ピン１を直接
静電記録体２に接触させ、パルス信号で静電潜像
を作り、後にトナー現像器３で現像後、定着器４
で定着する方式が、高速のラインプリンタ等に使
用されている。マルチスタイラス５と呼ばれる前
記静電ピン１を数100〜数1000本、樹脂に１〜数
列にして埋め込んだものを使用し、スタテイク、
又は数ブロツクに分けてダイナミツクに電圧を印
加して前記静電記録体２に静電潜像を作る方式で
ある。

ちなみに、第１図に示した方式は、針電極の機
械的走査速度の故に、書込速度がA4の１枚の用
紙に対して１〜５分程度と低速であり、高速化を
意図すれば、第２図に示す如く針電極数を分解能
まで高めることにより走査を楽にするしか方法が
なかつた。

これは、前記マルチスタイラス５を必要とする
ということであつて、A4サイズ横方向を10ドツ
ト／mmでカバーするためには2000本以上の針電極
を整然とならべる必要がある他、駆動系は第３図
に示す如く当然各ブロツクに分けて制御電極６を
設けたダイナミツク駆動方式か、第４図に示す如
くマトリクス３３によるダイナミツク駆動方式を
採らざるを得なかつた。３１はブロツク信号発生
部、３２は印字信号発生部である。しかし乍ら前
記針電極１相互の関係が非常に近接（例えば50μ
程度）しているため、浮遊容量によつて生ずる容
量結合によるクロストークが発生するため、印加
電圧の幅や、となり合う前記針電極、の電位コン
トロール等が必須であつた。

更に従来の画像形成方法として、静電記録体の
上下にマトリクス電極を用い両方の電極に印加さ
れたときだけ印字されるように制御駆動したもの
があるが、かかる構成においては、電極と記録体
の間に隙間であると電荷による像の乱れが発生す
るので、記録体と電極を接触させる必要があり、
又その際に、確実な接触を得るためにはかなり大
きな押力が必要となり、迅速な印字に欠けるとい
つた問題、更には静電記録体に電極を接触させて
電圧を印加したとき、電流がかなり広い範囲に亘
つて流れるので、解像力が悪く、印字品質を高め
ることが困難であつた。詳しくは、「電子写真・
第７巻・第３号・第102頁、103頁」を参照された
い。

以上から、従来の静電プリンタは、機構、コス
トの簡略化、低価格化を主眼とすると、低速のも
のしか作れず、高速のためにはマルチスタイラス
化した書込電極を採用すれば、マルチスタイラス
及びドライバー共に非常に構成が複雑、大型、高
価となつて、ごく限られた用途、例えば大型コン
ピユータの出力端末（ラインプリンタ）等にしか
適用出来なかつた。

さて、近来、CPU、メモリ等の低価格化が半
導体技術の進歩によつて進み、マイコン、オフイ
スコンピユータ等が低価格化したため、コンピユ
ータを使用する層、及びコンピユータのプリント
アウトに接する層が従来の特殊なEDPSの専門家
のみから、一般大衆にまで拡大してきたため、ロ
ーマ字や、片仮名による出力に対する抵抗が大き
く、漢字、かな交り文による出力を待望する気運
が非常に強まつて来た。

さらには、従来存在しなかつた日本語ワードプ
ロセツサ等も、コスト的に大きく普及し得る線に
近くなつて来ている。

ところがこのようなシステムは、前述したよう
に、回路、メモリはどんどん低価格化して来た
し、今後もその方向に進むと予測されるのに対し
て、その出力端末の一つであるプリンターについ
ては、漢字等を使用するため従来のアルフアーニ
ユーメリカル文字では充分であつた５×７ドツ
ト、あるいは９×11ドツト位の分解能ではとうて
い漢字らしさを表現し得ず、ある程度の活字らし
さを望めば32×32ドツト位の分解能が必要とさ
れ、当然、高分解能、かつ高分解能によつて生ず
る印字スピードの低下に対処するため高速化が必
要となつて、プリンター部が非常に高価なものと
なつてしまつている。現在この要求を満足し得る
ものは、レーザ、OFT（オプチカル・フアイバ
ー・チユーブ）を使用した光プリンタ・マルチス
タイラス化静電プリンタしか存在せず、双方共非
常に高価であつて、システム全体のコストを非常
に押し上げ、よつてシステムの市場への普及を
（市場のニーズがあるにもかかわらず）妨げてい
る大きな要因となつている。上記の事情は、高速
フアクシミリ、CRTハードコピーでも基本的に
は全く同じことが云える。

本発明はかかる状況をふまえ、静電記録の原理
を用いて画期的なプリンタを提供せんとしたもの
で、その目的は、高分解能、高品位、高速の静電
プリンターを、簡単な構成で、信頼性が高く、小
型・安価に作り得る印字原理とその構成を提供す
ることにある。

次に、本発明の原理的な構成及び印字原理につ
いて述べる。

第５図は、書込信号発生部の構成例を示したも
ので、サブストレートである円筒ドラム上に線状
電極９を１本か複数本まきつけてある。

円筒ドラム８は、導体でも良いがその場合、線
状電極９は第６図に示す如く円筒ドラム８より盛
りあがつていなくてはならない。円筒ドラム８が
絶縁物の場合は第７図、第８図に示す如く、線状
電極９の表面が円筒ドラム８の表面と高さが一致
しているか、逆に引込んでいても良い。

前記線状電極９の構成は一例であつて、これに
は限定されない。

次に、信号形成部であるが、形状は第９図のよ
うな端面１０を有する薄膜層１１より構成されて
いる。端面の形状は、第９図の如く直線でもよい
し、使用方法によつては、第１０図の如く非直線
であつてもよい。またその端面部の断面は、第１
１図、第１２図、第１３図等、多様なものが考え
られる。よつて、端面は帯状の面もしくは先端が
尖つた線状のものが考えられる。

次に、第１４図、第１５図に本発明による構成
の一例を示し、その印字原理を説明する。

回転する円筒ドラム８上に線状電極９がスパイ
ラル状にまかれており、それに近接して円筒ドラ
ム８の軸と平行な平面内に、信号形成部である端
面１０を有する薄膜層１１がおかれている。線状
電極９と薄膜層１１との距離は、接触から500μ
位が適当であるが、発生するドツトサイズを小さ
くするには、この間の距離は短い程良い。しか
し、接触させてしまうと摩耗が問題となる。

さらに、このように構成された静電印刷信号発
生部に、近傍または接触させて静電記録体２を前
置させ、該静電印刷信号発生部と反対側に背面電
極１２を設け、前記線状電極９と前記背面電極１
２間に電圧信号発生部４０によつて電圧を印加す
る構成となつている。さらには現像部３０、定着
部３１が接続している。

また、薄膜層１１の端面１０と直角方向の長さ
は任意でよいが、第２４図に示す如く極端に長さ
が短かく線状となつた場合は、２つの端面１０を
有することとなり、後述の印字原理によつて第２
５図に示す如く、線状である薄膜層１１の両側に
１ケずつ、計２ケのドツト５０が形成されること
に留意しておかなくてはならない。

薄膜層１１の材質、構成等により少しづつ異な
るので、各々の原理図第１６図、第１７図、第１
８図にしたがつて説明する。

まず、材質が5μ〜５mm厚の絶縁性の物質の場
合であるが、その原理図は第１６図に示す如くで
あり、電圧信号発生部４０によつて線状電極９と
背面電極１２との間に印加する電圧は、端面を有
する薄膜層１１が存在しない時、線状電極９と静
電記録体２との間に存在するギヤツプでは放電開
始しないように定められている。ところが、端面
１０は絶縁性を有するとは云い乍ら、ある程度の
表面リーク抵抗（空気の絶縁抵抗に比べれば）を
有しており、みかけのギヤツプはずつと小さくな
つている。そのため、前記線状電極９と前記薄膜
層１１の端面１０とが一番近接している付近で放
電が起こり、その結果生じた電荷ならびに荷電粒
子が、前記端面１０の面上ならびにその付近の空
中を移動し、前記静電記録体２上に蓄積され、静
電潜像が形成される。３２は放電によつて生じた
放電電荷雲である。つまり、この場合、絶縁性の
物質からなる前記端面１０を有する薄膜層１１
は、みかけのギヤツプをちぢめ放電を開始させる
役目と、その放電を、線状電極９と前記端面１０
の最接近した位置付近に閉じ込める役目を果たし
ている。

したがつて、第１４図ａ，ｂに示す如く、円形
ドラム８を回転させることにより、線状電極９の
位置は、時間の経過に従がい、Ａ、Ｂ、Ｃの位置
に移動してゆく。そのため、端面１０と線状電極
９との見わけ上の交点も、A′、B′、C′と、端面
１０上を移動してゆくため、静電記録体２上に
は、A′、B′、C′に対応する位置に、円形のドツ
トを時系列的に形成出来る。

次に、材質が5μ〜５mm厚の導電性の物質で薄
膜層を形成した場合の印字原理について述べる。
その原理図は第１７図に示す如くであり、第１６
図の例に比べて、前記薄膜層１１の電位が背面電
極１２の電位と同じ値に固定されていることが特
徴となつている。

さて、今、電圧信号発生部４０により線状電極
９と背面電極１２間にかけている電圧は、前記薄
膜層１１が存在しない時のギヤツプでは放電を開
始せず、かつ線状電極９と薄膜層１１とのギヤツ
プでは放電を開始するように設定しておく。する
と、線状電極９と前記薄膜層１１との距離が真近
となる位置付近で放電が起こり、薄膜層１１上で
はその全部が、薄膜層１１の端面１０付近ではそ
の一部分が吸収されてしまうが、前記端面１０付
近で発生した放電電荷の一部分は、そのまま吸収
されずに、前記背面電極１２にむかう電気力線に
乗つて前記静電記録体２上に到着、静電潜像を形
成する。

したがつてこの場合は、放電の開始及び放電位
置のコントロールを、薄膜層１１が担い、放電の
結果生じた静電潜像の蓄積を、静電記録体２が担
うという、いわば機能分離型の構成になつてい
る。

次に、厚み5μ〜５mmの絶縁性の性質でひふく
した厚み5μ〜５mmの導電性の物質で薄膜層１１
を構成し、該線状電極に面する側に絶縁性の物質
よりなるひふく層をむけた場合の印字原理につい
て、第１８図にしたがい述べる。この場合は、導
電性の物質を使用し、その電位を固定した場合に
近いが、前記薄膜層１１にひふく層１３があるた
め、電圧信号発生部４０の電圧信号の印加により
放電が開始すると、電荷３３が前記ひふく層１３
上にどんどん蓄積され、逆バイアスが形成される
ため、放電がその部分では止まると同時に端面１
０での吸収を押さえ、放電電荷を反発するため、
放電によつて生じた電荷が、前記静電記録体２に
到達し易くなつている。

また、絶縁層を有する薄膜層１１の構成例は、
第１８図に述べた他に、第２６図に挙げたような
構成も実現可能である。１５１は絶縁物、１５２
は導体である。

以上述べた如く、端面１０を有する薄膜層１１
よりなる信号形成部を使用すれば、従来の静電プ
リンタの如き書込用の電極に針状電極を使用しな
くても、円形の鮮明な小さなドツトを形成出来
る。したがつて、書込用の電極に前記線状電極９
を使用することが出来るので、１〜数ケのドライ
バーしか必要としない。しかも簡単な構成の静電
印刷装置を構成出来る。さらには、マルチスタイ
ラスの如く電極が近接していないため、クロスト
ークの問題もないので、印加電圧、ドライブ法が
非常に幅広く考えられる。

以降、実施例をいくつか挙げる。

実施例 １ 第１９図に示す如く、デルリン製ドラム１４に
30μφのアルミワイアー１５をスパイラル状に１
周分張つたものを、背面電極１６から200μはな
してセツトし、その間に、70μ厚の静電記録紙１
７及び70μ厚のポリエステルフイルム１８を接触
させてセツトする。この時前記ポリエステルフイ
ルム１８の端面１９は、前記デルリン製ドラム１
４と前記静電記録紙１７との距離が最短になる付
近、近傍にくるようセツトしてある。

この時、ポリエステルフイルム１８とデルリン
製ドラム１４上のアルミワイアー１５との距離は
60μとなつている。

電圧信号発生部４０により前記アルミワイアー
１５と前記背面電極１６との間に、パルス幅１〜
1000μ、電圧−1000Vの電圧パルスを印加、その
後、前記デルリン製ドラム１４を、少し回転さ
せ、また同様にパルスを印加、次々と前記静電記
録紙１７上に潜像を形成した。この後、トナー現
像した処、100μ径のほぼ円形の鮮明なドツトが、
記録した回数分だけ形成された。ドツト径のばら
つきは、±20％位であつた。

実施例 ２ 第２０図に示す如く、アルミフイルム１９を第
１９図に示す実施例１の前記ポリエステルフイル
ム１８のかわりに使用した。

この場合、前記アルミフイルム１９の厚みは
20μであり、前記アルミワイアー１５と前記アル
ミフイルム１９間のギヤツプは40μであり、した
がつて、アルミワイアー１５と前記静電記録紙１
７間のギヤツプは、60μである。この場合電圧信
号発生部４０により印加されるパルスの電圧幅
は、パツシエンカーブの放電開始電圧グラフか
ら、60μでは放電せず、40μでは放電する電圧範
囲を使用する。後は、実施例１と同様に実験を行
なつたところ、やはり同様に、100μ径位のほぼ
円形の鮮明なドツトが形成出来る。

実施例 ３ 実施例２の前記アルミフイルム１９のかわり
に、100μ厚の紙に、イオン性界面活性剤を含浸
し、低抵抗処理を施したものを使用、他は実施例
２と同様に実験を行なつたところ、実施例２と同
様の結果を得た。

実施例 ４ 80mmφ、250mm長さのデルリンドラム２０上に
第２１図に示す如く、30μワイヤー２１を100本
張り、第２２図にその展開図を示す如く相互に配
線し、ドライバー２２を10ケ接続してある。ま
た、デルリンドラム２０を3000rpmで駆動するモ
ーター２３がセツトされている。

次に、第２３図にしたがつて説明する。

ドラム２０上にワイアー２１からの最短ギヤツ
プが200μになるように背面電極２４が固定され
ており、それに接触しながら静電記録紙２５が、
50mm／秒の速度で移動をする。この前記静電記録
紙２５に接して、50μ厚のアルミフイルム２６
に、20μの樹脂層２７をコートした端面２８を有
する薄膜層２９を、樹脂層２７側をワイアー２１
側に向けて、かつ、その端面２８が、前記ワイア
ー２１と前記背面電極２４とのギヤツプが最短と
なる位置付近となるようにセツトしておく。この
時、前記アルミワイアー２１と、前記薄膜層２９
とのギヤツプは60μである。

この系で、電圧信号発生部４０によりパルス幅
100n秒、くり返し周波数1MHz、電圧−1000Vの
信号電圧を印加した処、ドツト径100μ〜150μの
ほぼ円形でバラツキののない鮮明な記録が出来
た。

記録ピツチ100μ（上下方向、横方向共）、記録
スピードは、10⁷ドツト／秒で印刷出来た。

実施例 ５ 実施例４の前記薄膜層２９のかわりに、70μ厚
の静電記録紙を使用した処、実施例４も全く同じ
結果を得た。

以上、説明を加えて来たように、本発明によれ
ば従来のマルチスタイラス化静電プリンタのよう
に、非常に高価で複雑な書込電極及びドライバー
が不要で、例えば線状電極をスパイラル状にまい
た円筒ドラムと、薄膜層さえあれば、高速の静電
プリンターなみ、光プリンタなみの、速度・印字
品質を有するプリンターを、小型・安価・簡単な
構成で提供出来る。

本発明は、放電記録方式にもそのまま適用出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の低速形静電プリンタの概容を示
す図。第２図は従来の高速形静電プリンタの概要
を示す図。第３図は従来の高速形の静電プリンタ
のダイナミツク駆動方式の一例を示す図。第４図
は従来の高速形の静電プリンタのダイナミツク駆
動方式の他の一例を示す図。第５図は本発明によ
る書込信号発生部の構成の一例を示す図。第６図
は本発明による書込信号発生部の断面の一例を示
す図。第７図は本発明による書込信号発生部の断
面の他の一例を示す図。第８図は本発明による書
込信号発生部の断面の他の一例を示す図。第９図
は本発明による信号形成部の一例を示す図。第１
０図は本発明による信号形成部の他の一例を示す
図。第１１図は本発明による信号形成部の断面の
一例を示す図。第１２図は本発明による信号形成
部の断面の他の一例を示す図。第１３図は本発明
による信号形成部の断面の他の一例を示す図。第
１４図は本発明による静電印刷装置の構成の一例
を示す図（静電印刷信号発生部のみ）。第１５図
は本発明による静電印刷装置の構成の一例を示す
図（全体）。第１６図は本発明による静電印刷装
置の信号形成部に絶縁性の物質を用いた構成の一
例を示す図。第１７図は本発明による静電印刷装
置の信号形成部に導電性の物質を用いた構成の一
例を示す図。第１８図は本発明による静電印刷装
置の信号形成部に絶縁性のひふくを有する導電性
の物質を用いた構成の一例を示す図。第１９図は
本発明による実施例の一例を示す図（実施例１）。
第２０図は本発明による実施例の他の一例を示す
図（実施例２）。第２１図は本発明による実施例
の他の一例を示す図（ドラムについて）（実施例
４）。第２２図は本発明による実施例の他の一例
を示す図（配線について）（実施例４）。第２３図
は本発明による実施例の他の一例を示す図（全体
構成）（実施例４）。第２４図は線状の信号形成部
の実施例を示す断面図で、第２５図はその平面
図。第２６図は他の実施例を示す断面図。 ２……静電記録体、８……円筒ドラム、９……
線状電極、１０……端面、１１……薄膜層、１２
……背面電極、１３……ひふく層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回動する円筒ドラム８と、 前記円筒ドラムの回転軸に対して傾けて配置し
   た線状電極９と、 前記円筒ドラムに対向して配置される静電記録
   体２と、 前記円筒ドラムと前記静電記録体の間で前記円
   筒ドラムに近接させ且つ前記静電記録体に近接も
   しくは接触させて配置されるとともに、前記円筒
   ドラムの回転軸に平行な方向に伸長する端面１０
   を備えた薄膜層１１からなる信号形成部と、 前記静電記録体２の背面に配置される背面電極
   １２と、 前記線状電極に１方の電位を印加すると同時
   に、前記背面電極もしくは前記背面電極と前記信
   号形成部の両方に他方の電位を印加する電圧信号
   を発生する電圧信号発生部４０と、 からなり、 前記電圧信号発生部は前記電圧信号を印加した
   とき、前記線状電極９と前記信号形成部の間で放
   電を開始し、前記線状電極９と前記背面電極１２
   の間で放電を開始しない値に電圧信号を設定し、
   前記電圧信号により前記線状電極９と前記信号形
   成部の端面１０の交差する部分で放電させ、放電
   電荷の１部を前記薄膜層に吸収し他の１部を前記
   背面電極１２により前記静電記録体２に静電印刷
   してなる静電印刷装置。