JPS63136058A - 粉体画像記録装置 - 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、電気信号に応じた粉体画像を記録体上に形成
する粉体画像記録装置に関するものである。

〔従来の技術〕

粉体を用いた画像記録装置としては電子写真法、静電記
録法等の潜像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜
像を現像して粉体像とすると共に、この粉体像を記録体
上に転写し、その記録体上に転写しな粉体像を定着する
ようにし念ものが知られ、複写機、プリンタ、ファクシ
ミリ等に利用されている。

また、画素電極、記録体、トナ一層、電極をこの順に配
設し、両電極に画像状に電圧を印加して記録体に直接ト
ナーを付着せしめて可視像を得る、いわゆる粉体コント
ログラフイーが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前者の粉体画像記録装置であると、潜像担持体を帯電す
る工程、静電潜像を形成する工程、現像工程、転写工程
、定着工程等の複数の記録工程を必要とするから信頼性
、維持性が低いと共に、各工程を実施する装置が必要で
あるから全体装置が大型で高価なものとなる。

また、画情報に応じた入力電気信号を静電潜像に変換す
るに際して静電潜像の電位を連続的に制御する事が倚し
く、最小単位のドツト濃度制御ができず複数のドツトを
１単位として各単位中の印字ドツト数で各単位の濃度を
変化させる、いわゆる面積階調法で画像濃度を制御して
いるので高密度記録（高濃度記録）と中間調記録（中間
濃度の画像形成）の両立はできず、画情報に応じた濃度
の記録ができない。

例えば、６４階調の記録を行う場合にはＳ×８が画素単
位となるために、１ｍ−当Ｉ）８ケの解像力を得ようと
すると印字の最小単位は６４’７４ｎｍ”の密度、即ち
１ケが１５．６２５″′μの大きさとなるので、実際上
無理であｐ、高密度記録か中間調記録のいずれか一方と
なって両立はできない。

後者のものであると、画像形成、定着の２工程で画像形
成して記録できるので、維持性の向上、装置の小型化を
図ることができるが、その反面、トナーに作用する電界
が、記録体、例えば紙等の環境によって特性が大きく変
動する媒体を介して両電極間に作用するので、環境に対
する信頼性が低いと共に、記録体とトナ一層とが接触す
るので地肌にカブリが生じ易くなる。

なお、後者のものにおいては両電極に印加する電圧、パ
ルス巾を変化きせることで画像濃度が変化するが、この
濃度変化は電極上ひトナ一層を形成する個々のトナー粒
子が記録体側へ転移するのに必要な電界の大きさにバラ
ツキがあるために、一部のトナーは転移し他のトナーは
転移しないことに生じており、記録体の面内の特性のバ
ラツキや環境変動によるトナーの転移し易さの変動等に
よって同じ電圧、同じパルス巾を印加しても画像濃度は
必ずしも安定し々いから、印加する電圧、パルス幅を変
化させても所望の濃度の画像が得られず、高密度記録と
中間調記録を両立することは困難である。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕導電性トナー
を担持するトナー担持体と対向電極との間に、複数の微
小開口部と各微小開口部のトナー通過を制御する制御電
極とを備え六トナー飛翔制御部材を配設し、画情報に応
じて制御電極に電圧を印加してトナー担持体上の導電性
トナーを制＠電極側に飛翔させ、この飛翔したトナーを
微小開口部８を通過して対向電極側に移行して記録体上
に付着させると共に、制御電極に印加する電圧の電圧値
又は印加時間のどちらか又は両方を画情報の濃度情報に
応じて制御する手段を設けて、電圧印加を制御すること
で記録できると共に、画情報の＃開情報に応じて高密度
記録と中間調記録を行なうことができるエリにしたもの
である。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る粉体画像記録装置の一実施例を示
す説明図であり、導電性トナーを担持するトナー担持体
１と離隔してトナー飛翔制御部材２が設けられ、このト
ナー飛翔制御部材２と離隔して対向電極３が設けられて
記録体４が対向電極３に接しながら移動するようにしで
ある。

前記トナー担持体１はロール状となり、矢印方向に回転
されると共に、導電性トナー５がブレード部材６で表面
に均一厚さの層状に付着して導電性トナー薄層を形成し
、トナー相持体１の回転によってトナー飛翔制御部材２
に搬送される。

前記トナー飛翔制御部材２は第２図に示すように、絶縁
性支持板７に所定の微小なる間隔を置いて形成した多数
の微小開口部８と、その微小開口８の周囲に設ｒｆた制
御を極９と工り成ジ、各制御電極９は夫々駆動電圧印加
手段１０に接続てれて記録すべき電気信号に応じて各制
御電極９に電圧を印加するようにしである。

前記対向電極３はロール状となって矢印方向に回転てれ
ると共に、電圧印加手段１１に接続されて電圧が印加さ
れている。

対向′＃１［３より送少出され虎記録体４は定着器１ｚ
を通過して定着されるようにしである。

なお、トナー飛翔制御部材２は第３図に示すように絶縁
性支持板７に多数の微小開口部６を千鳥状に形成し、そ
の周囲に制御電極９をそれぞれ設ｆｆたちのや、第４図
に示すように絶縁性支持板７に幅狭長尺なる微小開口部
８を形成し、この微小開口部６０両側に制御’！！！ｆ
ｆ９を微小間隔を置いて設けたものとしても良く、微小
開口１！Ａ８の形状は円形でなく多角形、長円形でも良
く、印字ドックの大きさに相当する導電性トナーのトナ
ー通過開口を形成する工９にすれば良い。

また、通常の電子写真現像に用いる現像機でトナー担持
体１上に導電性トナー５を均一の薄、＠状に供給するよ
うにしても良い。

前記駆動電圧印加手段１０は画情報に基づいた電気信号
に応じて制御電極９にパルス状電圧を印加するものでア
シ、そのパルス幅は画情報の濃度情報によシ制御される
工うにしである。

そして、粉体面像を記録するにはトナー担持体１を矢印
方向に回転して導電性トナー５をトナー飛翔制御部材２
に向けて搬送すると共に、対向型ｉ３ｔ−回転して記録
体４を矢印方向に移動させ、これと同時に記録すべき画
情報に基づく電気信号を駆動電圧印加手段１０に入力し
てその電気信号に応じて対応する制御電極９に電圧を印
加して導電性トナー５を微小開口部８を通して記録体４
に向けて飛翔して付着させ、これによ・シ記録体４上に
可視像、つまり粉体画像を形成する。

第１図において、１３は微小開口部８を通過して記録体
４上に付着した導電性トナー、所謂印字ドツトである。

次に本発明に係る粉体画像形成装置の原理を第５図（α
）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）を用いて説明す逼。

第５図（α）は記録の初期状態、つまシ制御電極９に電
圧が印加されていない状態を示し、トナー担持体１上に
導電性トナー５が担持され、この導電性トナー５とトナ
ー飛翔制御部材２とは非接触となり、対向電極３はトナ
ー担持体１と反対側にトナー飛翔制御部材２と非接触に
保持され、記録体４が対向電極３と接触し、かつトナー
飛翔制御部材２と非接触に配されている。

一方、トナー担持体１と制御事柄９とは接地又は同電位
に保持され、対向ｉ極３には電圧印力ロ手段１１で所定
の電圧りが印加されている。

この様であるから、対向電極３の電圧４にニジ形成され
る電界は制御電極９によってシールドされ、トナー担持
体１上の導電性トナー５にはほとんど作用せず、その導
電性トナー５はトナー担持体１上に安定して担持されて
いる。

この状態から電気信号が入力されて駆動電圧印加手段１
０で制御電極９に所定のパルス状電圧〆ａが印加される
と、第５図（ｈ）に示すようにその制御電極９と対向す
る部分の導電性トナー５が飛翔する。

これは、制御電極９に印加された電圧Ｖｏにより制御電
極９とトナー担持体１の間に電界が形成され、この電界
によって導電性トナー５に電荷が誘導されて静電引力が
働く事による。

前述の飛翔した導電性トナー５の一部は微小開口部８を
通過して対向電極３が形成する電界により対向［ｆｆ１
Ｅ側へ吸引され、記録体４に付着して印字ドツト１３を
形成することで粉体画像を形成する。

一方、前述の飛翔した導電性トナー５の残部は制御電極
９に付着する。

この制御電極９に付着した導電性トナー５は前述の制御
１！極９とトナー担持体１との間の電界によって前述と
は逆極性の電荷が誘導されて再びトナー担持体１に向け
て飛翔してトナー相持体１に担持され、以下同様の飛翔
を制御電極９に電圧Ｖｏが印加されている間繰り返して
行なう。

そして、制御電極９の電圧Ｆａを除去すると第５図（Ｃ
）に示す工うになる。つまシ、記録体４に付着し穴溝電
性トナー５には対向１！極３に印加された電圧ｒムが形
成する電界が作用しているが、記録体４から電荷の注入
が行なわれず制御ｉｔｉ９側に戻ることはない。

一方、制御電極９とトナー担持体１間の電界がなくなる
ので、制御電極９及びトナー担持体！上には電圧Ｖｏが
除去された時の状態に従って導電性トナー５が付着残留
している。

そして再び制御電極９に電圧〆０を印加すると前述の動
作を行なうが、この時、制御１！極９に付着残留し念導
電性トナー５は制御ｖｉｔ、柄ｑとトナー担持体１間の
電界によってトナー担持体１割に飛翔して戻るので、導
電性トナー５が制御［Ｑ９に積算されて堆積することは
なく、繰り返して粉体画像を形成しても安定した状態を
維持することになる。

したがって、微小開口部８に導電性トナーεが多量に付
着して貯ることがなく、微小開口部８が導電性トナー５
で詰ることがないので、連続して安定した粉体画像の記
録全行なうことができる。

すなわち、制御［［９とトナー担持体１の間に形成でれ
る電界の作用で導電性トナー５を、制御ｆｆｉ極９とト
ナー担持体１間で電荷の誘導、飛翔を繰り返して行なわ
しむ事で、微小開口部８に導電性トナー５が付着し２て
詰ることを防止でき、これによって連続して安定した粉
体画像の記録を行なうことができるものである。

これに対して、高抵抗又は絶縁性のトナーを用いると制
御ＭＪｔとトナー担持体間に形成し念電界によってトナ
ーに電荷が誘導されないか、又は誘導に要する時間が長
くなり、粉体画像を形成する時間内でトナーの繰り返し
飛翔を行なうことができず、予じめ摩擦帯電等によって
有する電荷で飛翔して制御電極に付着したトナーは粉体
画像形成終了後に制御電機上に付青して堆積し、連続し
て繰り返し画像記録する間に微小開口部が詰ｐ、安定し
た粉体画像を記録できなくなって信頼性が低下する。

なお、制御゛電極９に印加する電圧を交流として制御電
極９とトナー担持体１間に交番電界を印加することＫよ
って前述のトナーを制御電極９とトナー担持体１との間
で飛翔、戻りを行なわしても良いが、この様にすると、
交流を印加するための駆動が複雑になるばかりでなく、
トナーの電荷を揃え十分に制御する必要があるから実用
上は困難である。

これは、導電性トナーにおいては飛翔に必要な贋の電荷
が誘導されるのに対し、前述の高抵抗又は絶縁性であり
摩擦帯電される帯電性トナーで：ｒｉ、その′α荷責が
予じめ定まっているなめにトナーに作用する電界が一定
でも電荷の大小によって飛翔できるトナーと飛翔できな
いトナーとが必ず存在する事による。

更に帯電トナーにおいてはその電荷量が環境、特に湿度
によって変動し易く動作の安定性を損う原因となるが、
４電性トナーの場合には吸湿による抵抗の変化は誘導電
荷量に何ら差を与えないので動作は安定である。

以上の記録動作において、導電性トナー５は制御Ｎ極９
に印加する電圧による電界にＬつて操り返し飛翔するの
で、その制御電極９に印加する′電圧は制御電極９とト
ナー担持体１との間に作用する電界が５　Ｘ　Ｉ　Ｏ”
Ｖ／ｍ　以上となる事が望ましい。

これは、導電性トナーの繰り返し１翻が前述したように
、制御’＃ｔＮ９から導電性トナーへの電荷の誘導注入
及び肖該電荷に働く外電引力によジ生じる之め、作用す
る電界の大きい環溝電性トナー（１７：作用する？ｒＰ
ｆｆ引力が大きく、その導電性トナーの飛翔が確実とな
るためである。

まな、使用する導電性トナー、！ｔ　ｌα荷の誘導、注
入がすみやかに行なわれる工うにするために１０”０ｃ
ｍ以下の低抵抗の導電性トナーであることが望ましい。

ま念、記録体４上に形成された印字ドラ）・Ｉ３のＳ度
、つまジ画像濃度は微小開口部８を通過するトナー量で
決定され、この通過量は制御電極９とトナー担持体１間
で往復運動を行なうトナーＬ飛翔速度、往復運！ｖＪを
繰り返し行なう時間によって決定されるから、これらを
制御することで画像濃度を制御できる。

これらの・厚刃の中で往復運＠を行なうトナー素はトナ
ー担持体１上のトナー供給量に依存するために各画素毎
の制御が難しく画像濃度制御には適さないが、飛翔速度
は制御電極９とトナー担持体１との間に作用する電界の
大きさ、つまシ制御電極９に印加する電圧の大きさで制
御できると共に、往復運動を行なう時間は制御電極９に
印加するパルス状電圧のパルス巾で制御できるので、制
御ｔｆｆ１９に印加するパルス状電圧の電圧の太きで、
パルス＠を制御することで画像濃度を制御できる。

第６図は第１図に記録装置において制御電極９とトナー
担持体１の間隔を２００μとし、微小開口部８の直径ヲ
１００μとし、１０６Ωｃｍの抵抗を有する導電性トナ
ーを用いると共に、制御電極９の印加電圧の大きさとパ
ルス幅を変更して印字ドツト１３の濃度を測定した結果
を示し、この結果から電圧が大きい程、パルス幅が広い
程印字ドツト１３の濃度が連続的に濃く変化することが
判る。なお、印字ドツトの濃度は光学ｊ対濃度で示した
。

このように、記録すべき画情報の濃度情報に従って制御
ｔ（ｉｆ’？に印加するパルス状電圧の電圧値及びパル
ス幅のいずれか又は両方を制御することで画像濃度を画
情報の濃度情報に応じた値に制御でき、高密度記録と中
間調記録の両方を満足できて容易に階調を有する画像を
忠実に記録できる。

そこで、前述し六本発明の実施例においてはパルス状電
圧のパルス幅を制御するようにしもこれは、パルス幅利
ａ１が電圧値制御よりも容易であるからである。

なお、パルス状電圧は第７図（α）に示す：うな連続し
た矩形波形状であっても艮いし、第７図（ｂ）に示す工
５に台形波形状であっても良いと共に、第７図（ｃ）に
示す＝うにより短い巾の操り返しパルスの集合体で形成
し、その繰９返しパルスの数を制御するようにしても良
い。

第８図は他の実施例を示し、対向電極３がロール状本体
３αの表面にシリコーンゴム層３ｂを被慶し虎ものとな
っていると共に、中空円筒状の弾性体＠２０内にヒータ
２１を内蔵し念ヒートロール２２を対向電極３に圧接し
、そのニップ部に記録体４を通過させるようにした構成
となり、他の構成は第１実施例の記録装置と同一となっ
ている。

この様な記帰装置であると対向電極３のシリコーンゴム
層３ｂに飛翔して微小開口部９を通過したトナーが付着
して印字ドツト１３となり、この印字ドラ）＋３がヒー
トロール２２との圧接力と熱とで記録体４に転写される
と共に、その画像濃度は前述と同様にして制御される。

〔発明の効果〕

制御電極９に画像信号に応じて電圧を印加するだけで記
録体上に画像形成して記録できるので、従来の様に複数
の記録工程を必要としないから信頼性、維持性が良くな
ると共に、装置が小型で安価となる。

また、制御ｔ！仮９とトナー担持体１の間に形成される
電界によってトナー担持体１上の導電性トナー５を飛翔
させるので、この電界を制御することで記録を制御でき
、制御電極９と対向電極３との間隔を広く取ることがで
き、かつその許容差が広くなって記録装置を構成するこ
とが容易であると共に、記録体４の厚さや種類に対する
制限も極めて小さくなる。

ま六、制御電極９と対向電極３開は一様電界で良いため
に、記録体として普通紙を用いてもその含水による抵抗
低下及び電界の拡散があっても何ら影響されずに良好な
る記録が行なえる。

また、記録体４は導電性トナーと非接触であるから記録
体４の地肌カプリが全く生じることがない。

ま六、制？ＫＪ１！極９への印加電圧を変更することで
微小開口部８を通過するトナー号を制御できるから画像
濃度を容易に制御できて、階調記録が容易に行なえる。

また、制御電極９に印加する゛電圧の電圧値又は印加時
間のどちらか又は両方を制御して印字ドツトの濃度を画
情報の濃度情報に応じて制御できるから、高密度記録と
中間調記録とを両立できる。

また、制御電極９とトナー担持体１の間に作用する十分
なる大きさの電界でトナーを飛翔して往復運動するので
、トナー飛翔のし易さの変動があってもトナーは画像濃
度を変化させることがない程に十分に往復運動すると共
に、記録体の面内の特性のバラツキも対向電極３側に存
在するからトナーの往復運動及び微小開口部８の通過量
に何ら影１３ｔ−及ぼさない。

したがって、同一印加時間、同一電圧値であれば記録体
４上の画像の濃度は極めて安定であり、画情報のＩ！！
！度情報に応じた高Ｗ！度記録と中間調配分とを正確に
安定して行なえる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体図、第２図
、第３図、第４図はトナー飛翔制御部材の異なる実施例
を示す正面図、第５図（ａ）。 Ｃｈ）　、　（Ｃ）は動作説明図、第６図は印加電圧値
とパルス幅と印字ドツトの濃度の関係を示す回置、第７
図（α）　、　（ｈ）　、　（Ｃ）は印字するパルス状
電圧の波形説明図、第８図は曲の実施例の全体図でめる
。 １はトナー担持体、２はトナー飛翔制御部材、３は対向
電極、４は記録体、５は導電性トナー、８は微小開口部
、９は制御電圧。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導電性トナー５を担持するトナー担持体１と対向電極３
   との間に、複数の微小開口部８と各微小開口部８のトナ
   ー通過を制御する複数の制御電極９とを備えたトナー飛
   翔制御部材２を配設し、画情報に応じて制御電極９に電
   圧を印加してトナー担持体１上の導電性トナー５を制御
   電極９側に飛翔させ、この飛翔した導電性トナーを微小
   開口部８を通過して対向電極３側に移行して記録体４上
   に付着させることで画像形成する粉体画像記録装置にお
   いて、前記制御電極９に印加する電圧の電圧値又は電圧
   印加時間のいずれか又は両方を画情報の濃度情に応じて
   変化制御する手段を設けたことを特徴とする粉体画像記
   録装置。