JP2803632B2

JP2803632B2 - 画像記録装置

Info

Publication number: JP2803632B2
Application number: JP8104322A
Authority: JP
Inventors: 昭彦高田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1998-09-24
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: JPH09269637A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタやファク
シミリ、複写機等に適用される画像記録装置に関し、さ
らに詳しくは、焦電効果を利用して形成した静電潜像を
帯電せしめた着色媒体により現像し、これを記録媒体に
転写及び定着させることにより画像形成を行う画像記録
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまでに、焦電性材料を利用した画像
形成方法がいくつか開示されている。例えば、米国特許
第3,824,098号においてバーグマン（Bergman）らは、焦
電材料にポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いた複
写装置を提案している。この装置は、原稿を透過したラ
ンプ光によって焦電材料の表面を加熱することにより静
電潜像を形成し、これを帯電させた着色粒子（トナー）
によって現像し、記録紙に転写することにより原稿の複
写像を得るものである。また、バーグマンらは、文献
（アプライド・フィジックス・レターズ（Applied Phys
ics Letters）, Vol.21(10), 1972年, 497-499頁）にお
いて、逆極性電荷による潜像形成について触れている。
すなわち、焦電材料の加熱を行った直後に、焦電材料の
表面に発生した電荷を中和させると、焦電材料を室温に
冷却した際に加熱時と逆極性の電荷が焦電材料の表面に
発生する。このようにして形成された逆極性電荷による
潜像には、時間経過に対して比較的安定に保持されると
いう大きな利点がある。

【０００３】また、山崎らは、特開昭56-158350号公報
の中において、焦電材料の加熱をレーザ光あるいはサー
マルヘッドにより行う方法を提案している。この記録方
式においても、焦電材料が冷却された際に発生する逆極
性電荷による潜像形成が用いられている。

【０００４】一方、スネリング（Snelling）は、得られ
る逆極性電荷の量（潜像電荷密度）が加熱時における電
荷中和量に等しいことに着目し、特開平5-134506号公報
及び米国特許第5,185,619号において、加熱時に発生す
る電荷を効率的に中和させる方法を提案している。すな
わち、加熱手段に加熱針を用い、この加熱針の表面に接
地された導電体層を設けることによって、加熱時に発生
する電荷を導電体層を通して効率的に中和する。

【０００５】図１１は、スネリングの提案した画像記録
装置の基本構成を説明するための図である。図１１を参
照すると、潜像が形成される潜像電荷保持媒体43は、焦
電体層44と導電体層45とから構成される。焦電体層44に
接した加熱針46はコントローラ48によって制御され、焦
電体層44の表面を画像信号に応じて選択的に加熱する。
加熱針46の表面には接地された導電体層47が形成されて
おり、加熱によって焦電体層44の表面に発生した電荷は
この導電体層47を通して中和される。潜像電荷保持媒体
43が冷却されると、逆極性の電荷が発生して潜像49が形
成される。形成された潜像49は、現像装置50によってト
ナー現像され、次いで、転写手段53によって記録媒体52
にトナー像51が転写されて画像記録が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来のいずれの画像記録装置でも、潜像形成が
行われる箇所（「潜像形成部」という）と現像が行われ
る箇所（「現像部」という）の温度制御が行われていな
いため、潜像形成部における潜像電荷保持媒体の無印字
部の温度と、現像部における潜像電荷保持媒体の無印字
部の温度と、に温度差が生じた際に、焦電効果による発
生電荷の差に起因した濃度のばらつきやカブリが発生
し、印字品質が低下するという問題がある。

【０００７】従って、本発明はこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、潜像形成部と現像部との相対的
な温度差を制御することにより、濃度のばらつきやカブ
リの無い良好な画像を形成することができる画像記録装
置を提供することを目的とする。

【０００８】なお、本発明によれば、後述するように、
高い画像品質が得られ、かつ十分な信頼性及び耐久性を
備える画像記録装置が提供される。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため、本発明は、焦電体層を有する潜像電荷保持媒体
と、該潜像電荷保持媒体に静電潜像を形成する潜像形成
手段と、前記潜像電荷保持媒体上に形成された静電潜像
を帯電せしめた着色媒体により顕像化する現像手段と、
を備えた画像記録装置において、潜像形成部における潜
像電荷保持媒体の温度と、現像部における潜像電荷保持
媒体の温度と、が所定の温度差となるように温度制御を
行う温度制御手段を備えたことを特徴とする画像記録装
置を提供する。

【００１０】なお、本発明の画像記録装置においては、
前記潜像形成手段は、前記潜像電荷保持媒体を画像信号
に応じて選択的に加熱する選択加熱手段であるとよい。

【００１１】また、前記潜像形成手段は、前記潜像電荷
保持媒体を加熱する加熱手段と、前記潜像電荷保持媒体
に当接して配置される第１の接触電極と、前記潜像電荷
保持媒体に当接し前記第１の接触電極の反対側に配置さ
れる第２の接触電極と、画像信号に応じて前記第１の接
触電極と前記第２の接触電極との間を選択的に開閉する
ための制御手段と、から構成してもよい。

【００１２】また、前記潜像形成手段は、前記潜像電荷
保持媒体を加熱する加熱手段と、前記潜像電荷保持媒体
に当接して配置される第１の接触電極と、前記潜像電荷
保持媒体の有する導体層であって前記第１の接触電極と
は反対側に配置される導体層と、画像信号に応じて前記
第１の接触電極と前記導体層との間を選択的に開閉する
ための制御手段と、から構成してもよい。

【００１３】また、前記潜像形成手段は、前記潜像電荷
保持媒体を加熱する加熱手段と、前記潜像電荷保持媒体
に当接して配置される第１の接触電極と、画像信号に応
じて前記第１の接触電極と接地電位との間を選択的に開
閉するための制御手段と、から構成してもよい。

【００１４】そしてまた、前記潜像形成手段は、前記潜
像電荷保持媒体を加熱する加熱手段と、所定の電極に接
続し前記潜像電荷保持媒体に当接可能に配置される第１
の接触電極と、画像信号に応じて前記第１の接触電極を
駆動し前記潜像電荷保持媒体に対して選択的に接触／非
接触させる駆動手段と、から構成してもよい。

【００１５】なお、前記所定の電極は、前記潜像電荷保
持媒体に当接し前記第１の接触電極の反対側に配置され
る第２の接触電極、前記潜像電荷保持媒体の有する導体
層であって前記第１の接触電極とは反対側に配置される
導体層、又は接地電位とするとよい。

【００１６】一方、本発明の画像記録装置においては、
前記温度制御手段は、前記潜像形成部の温度を測定する
潜像形成部温度測定手段と、前記潜像形成部を加熱する
潜像形成部加熱手段と、前記潜像形成部の温度に応じて
前記潜像形成部加熱手段を制御する潜像形成部温度制御
手段と、から構成するとよい。

【００１７】また、前記温度制御手段は、前記現像部の
温度を測定する現像部温度測定手段と、前記現像部を加
熱する現像部加熱手段と、前記現像部の温度に応じて前
記現像部加熱手段を制御する現像部温度制御手段と、か
ら構成してもよい。

【００１８】また、前記温度制御手段は、前記潜像形成
部の温度を測定する潜像形成部温度測定手段と、前記潜
像形成部を加熱する潜像形成部加熱手段と、前記現像部
の温度を測定する現像部温度測定手段と、前記潜像形成
部の温度と前記現像部の温度とに応じて前記潜像形成部
加熱手段を制御する潜像形成部温度制御手段と、から構
成してもよい。

【００１９】また、前記温度制御手段は、前記潜像形成
部の温度を測定する潜像形成部温度測定手段と、前記現
像部の温度を測定する現像部温度測定手段と、前記現像
部を加熱する現像部加熱手段と、前記潜像形成部の温度
と前記現像部の温度とに応じて前記現像部加熱手段を制
御する現像部温度制御手段と、から構成してもよい。

【００２０】なお、前記潜像形成部温度測定手段及び／
又は前記現像部温度測定手段は、前記潜像形成部の潜像
形成手段及び／又は前記現像部の現像手段に取り付けら
れた測温素子であるとよい。

【００２１】また、前記潜像形成部温度測定手段及び／
又は前記現像部温度測定手段は、前記潜像電荷保持媒体
の潜像電位を測定することにより温度データを得るよう
にするとよい。

【００２２】また、前記潜像形成部温度測定手段及び／
又は前記現像部温度測定手段は、前記潜像電荷保持媒体
の両面に導電体部を設け、該両面の導電体部の電位を測
定することにより温度データを得るようにするとよい。

【００２３】また、前記潜像形成部温度測定手段及び／
又は前記現像部温度測定手段の前記導電体部は、所定大
（好ましくは、１平方ミリメートル程度）の微小な複数
の導電体部から構成するとよい。

【００２４】また、前記潜像形成部温度制御手段及び／
又は前記現像部温度制御手段は、前記潜像形成部温度測
定手段及び／又は前記現像部温度測定手段の温度データ
を参照して前記潜像形成部加熱手段及び／又は前記現像
部加熱手段への電源の開閉を制御するスイッチング型の
制御回路であるとよい。

【００２５】また、前記潜像形成部温度制御手段及び／
又は前記現像部温度制御手段は、前記潜像形成部温度測
定手段及び／又は前記現像部温度測定手段の温度データ
を参照して前記潜像形成部加熱手段及び／又は前記現像
部加熱手段への電源電圧の増減を制御するドロッパー型
の制御回路であるとよい。

【００２６】一方、本発明の画像記録装置においては、
前記潜像形成部加熱手段及び／又は前記現像部加熱手段
は、前記潜像形成部及び／又は前記現像部の前記潜像電
荷保持媒体に当接して配置されるヒートローラであると
よい。

【００２７】また、前記潜像形成部加熱手段及び／又は
前記現像部加熱手段は、前記潜像形成部及び／又は前記
現像部の前記潜像電荷保持媒体に当接して配置される温
度自己保持機能を持つ特殊な半導体（例えばポジスタ
（商品名））であるとよい。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に、図１ないし図６を参照して
本発明の好ましい実施の形態を説明する。

【００２９】図１を参照すると、本発明の実施の形態に
係る画像記録装置は、無端ベルト状の潜像電荷保持媒体
3、サーマルヘッド4、印字制御回路16、現像手段として
の現像器7、転写手段としての転写ローラ12、及び定着
器15を基本的な構成として備え、さらにサーマルヘッド
4を中心とする潜像形成部に潜像形成部測温素子25を、
現像器7を中心とする現像部に現像部測温素子26、温度
制御回路27及び現像部加熱手段28を備え、潜像形成部測
温素子25、現像部測温素子26、温度制御回路27及び現像
部加熱手段28により、潜像形成部と現像部との相対的な
温度差を一定に制御する。ここでまず、潜像形成部と現
像部とに温度差が生じた場合に発生する画像カブリの発
生メカニズムを簡単に説明する。

【００３０】潜像電荷保持媒体3の焦電体層1は、常温で
は、図２に示すように分子60の自発分極により表面に一
様な分極電荷を有しているが、初期状態においてこの表
面電荷は全面で中和された状態となっている。図３に示
すように、潜像電荷保持媒体3が選択加熱手段であるサ
ーマルヘッド4によって画像信号に応じて局所的に加熱
されると、潜像電荷保持媒体3の加熱領域63では、焦電
体層1内の分子の配向状態が変化し、焦電体層1の表面に
発生する分極電荷の量が減少する。このため、加熱領域
63では表面に付着した負電荷61の量が過剰となり、焦電
体層1の表面に負極性の潜像が形成される。しかし、こ
のようにして形成された潜像は室温に冷却されると同時
に自発分極の復活により消滅するため、時間的に安定し
た潜像を形成するために、前述した従来の方法により逆
極性の潜像形成が行われる。

【００３１】すなわち加熱時には、選択加熱手段である
サーマルヘッド4の表面に形成された導電層5を介して焦
電体層1の表面に生じた過剰電荷64が除去され、図４に
示すように焦電体層1の表面は全面中和状態となる。潜
像形成部を通過した潜像電荷保持媒体3は冷却されて現
像部へと送られる。ここで、潜像電荷保持媒体3の焦電
体層1の内部には冷却温度に応じた自発分極が復活す
る。

【００３２】このとき、復活した自発分極の状態は、潜
像形成部の温度と現像部の温度とが同一である場合に
は、図５に示すように潜像形成時の自発分極の状態と同
一となり、非画像部（非加熱部）では分極電荷と付着し
ている負電荷61との間で中和状態が保たれ、潜像電荷保
持媒体3が搬送されて現像部に達しても、トナーは付着
されずカブリは発生しない。

【００３３】これに対し、例えば潜像形成部が現像部に
比べて相対的にΔＴ℃高い状態で印字を行った場合に
は、図６に示すように潜像形成部よりも現像部において
より大きな自発分極（冷却による分極電荷65）が発生す
るため、見かけ上全面をΔＴ℃で加熱して潜像形成を行
った場合と同様の状態となり、全面に温度差ΔＴ℃に対
応したカブリが発生する。

【００３４】そこで、本発明の画像記録装置によれば、
潜像形成部と現像部とにおける温度を検出し、両者が一
定の温度差となるように温度制御を行うことにより、温
度差に起因するカブリの発生を防止するようにする。

【００３５】

【実施例】次に、前述した本発明の実施の形態をより具
体的に説明するために、本発明の実施例について図面を
参照して詳細に説明する。

【００３６】

【実施例１】以下、図１を参照して本発明の第１の実施
例について説明する。図１は、本発明の画像記録装置に
おいて潜像形成手段として潜像電荷保持媒体を選択的に
加熱するサーマルヘッドを用いる場合の一実施例を説明
するための図である。

【００３７】図１を参照すると、本実施例に係る画像記
録装置は、無端ベルト状の潜像電荷保持媒体3、サーマ
ルヘッド4、印字制御回路16、現像部を一様に加熱する
現像部加熱手段28、現像手段としての現像器7、潜像形
成部の温度を測定する潜像形成部測温素子25、現像部の
温度を測定する現像部測温素子26、測温素子25,26の温
度データを参照して現像部加熱手段28を制御する温度制
御回路27、転写手段としての転写ローラ12、及び定着器
15から構成される。

【００３８】潜像電荷保持媒体3には、焦電体層1（厚さ
約３０μｍ）と導電体層2（厚さ約５００オングストロ
ーム）の２層からなるフィルムを無端状にしたベルトを
用いた。焦電体層1及び導電体層2の材料には、それぞれ
ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、アルミニウム（Ａ
ｌ）を用いた。導電体層2は、導電ローラ20を介して常
に接地電位に保たれている。

【００３９】サーマルヘッド4は、熱転写記録用として
一般的に用いられているライン型サーマルヘッドであ
り、ジュール熱により発熱する微小発熱素子が約８３μ
ｍピッチ（３００ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）で潜像電荷保持媒
体3の幅方向に一列に並んだ構造をしている。これらの
発熱素子を、印字制御回路16により画像信号に応じて選
択的に発熱させ、潜像電荷保持媒体3を選択加熱した。
サーマルヘッド4には保護膜として導電層5が形成され、
接地電位、さらに導電ローラ20を介して潜像電荷保持媒
体3の導電体層2に電気的に接続されている。ここで、サ
ーマルヘッド4の導電層5を接地電位に接続した構成で
も、サーマルヘッド4の導電層5を潜像電荷保持媒体3の
導電体層2に接続した構成でも同じ効果が得られる。な
お、サーマルヘッド4には、本実施例で用いたようなラ
イン型サーマルヘッドに限らず、シリアル型サーマルヘ
ッド等を用いることも可能である。

【００４０】加熱された潜像電荷保持媒体3の焦電体層1
の表面には、焦電効果によって電荷（前記発明の実施の
形態で述べた過剰電荷64）が発生するが、これは焦電体
層1の表面に密着させた導電層5を通じて瞬時に中和され
る。本実施例では、スパッタにより導電層5を形成して
いるが、高分子材料中に導電性のカーボン粒子が微小量
添加されて、１０³〜１０⁴Ωの導電性が付与されている
導電性フィルムを用いてもよい。なお、この場合には、
サーマルヘッド4とプラテンローラ6との間に潜像電荷保
持媒体3及び導電性フィルムを挟み込んだ配置となる。

【００４１】加熱が終了した潜像電荷保持媒体3を自然
冷却により室温に戻し、逆極性電荷による潜像17を形成
した。なお、潜像電荷保持媒体3の冷却は、自然冷却の
他、強制空冷あるいはヒートシンクとの熱電導等の強制
的な冷却手段を用いることも可能である。

【００４２】潜像電荷保持媒体3上に形成された潜像17
は、現像器7を用いて現像した。本実施例では、現像方
法として２成分磁気ブラシ現像を用いた。すなわち、絶
縁性でかつ非磁性の着色粒子（トナー）を磁性キャリヤ
粒子と混合し、両者の摩擦によりトナーを帯電させ、キ
ャリヤ表面に付着させた状態の現像剤8を、マグネット
ローラ9を内包したスリーブ10上に保持し、潜像電荷保
持媒体3と接触させることにより、潜像電荷保持媒体3上
の電荷分布に応じて選択的にトナーを付着させ、潜像17
の顕像化を行った。

【００４３】ここで、現像部（マグネットローラ9と潜
像電荷保持媒体3の接触点近傍）に取り付けられた現像
部測温素子26及び、潜像形成部（サーマルヘッド4と潜
像電荷保持媒体3の接触点近傍）に取り付けられた潜像
形成部測温素子25の温度データを取り込み、両者に温度
差が生じないように制御する。このような制御は、温度
制御回路27により現像部加熱手段28への電流を高速にス
イッチングすることによって行われ、発熱量をコントロ
ールして現像部を適温にする。なお、温度制御回路27に
は、電源電圧を増減することによって制御するドロッパ
ー型の制御回路を用いることも可能である。

【００４４】また、測温素子25,26としては、サーミス
タ、熱電対等を取り付けてもよいが、潜像電荷保持媒体
3自体の焦電効果を利用してもよい。すなわち、潜像電
荷保持媒体3の端部等の画像形成を行わない（選択加熱
を行わない）部位の表面電位を測ることによって温度デ
ータを得るようにしてもよい。また、図７に示すよう
に、潜像電荷保持媒体3の端部にのみ導電体層を焦電体
層1の両面に形成し、しかもエッチング等の方法で直径
１ｍｍ程度の導電体部70を形成し、コンデンサとして極
板間電位を測定する方法でも温度データを得ることがで
きる。

【００４５】ここで、現像部加熱手段28は、現像器7全
体を加熱するものとしたが、定着器15に用いるものと同
様のヒートローラを用いて潜像電荷保持媒体3を現像器7
のマグネットローラ9と共に挾持する配置としてもよ
い。一般的にサーマルヘッド4の発熱により潜像形成部
の温度が現像部の温度より高くなりがちであるため、本
実施例では現像部を加熱する構成として潜像形成部の加
熱を省略した。しかし、潜像形成部と現像部の双方に加
熱手段を設け、双方を適宜加熱する構成としても構わな
いことはもちろんである。

【００４６】このようにして現像部と潜像形成部とに温
度差が生じないように温度制御を行っているため、潜像
電荷保持媒体3の無印字部では焦電効果による分極電荷
量は変わらず、カブリ等の印字不良は発生しない。

【００４７】現像を終了した潜像電荷保持媒体3は、記
録媒体である記録紙11と重ね合わせ、電圧を印加した転
写ローラ12を記録紙11の背面より押し当てることによ
り、トナー像18を記録紙11の表面に静電転写した。本実
施例では、導電性ゴムローラに約＋１ｋＶの電圧を印加
して、トナー像18の静電転写を行った。

【００４８】その後、トナー像18が転写された記録紙11
は、ヒートローラ13と圧力ローラ14とからなる定着器15
に通されることにより、記録紙11の表面のトナーが一旦
溶融状態とされて記録紙11への定着が行われる。

【００４９】なお、潜像の現像方法、現像剤の種類、記
録媒体への転写方法、及び記録媒体への定着方法等につ
いては、本実施例で用いた方式に限定されることなく、
従来の電子写真記録で用いられているような他の方式を
用いても同様の効果を得ることが可能である。

【００５０】トナー像18を記録紙11に転写した後、潜像
電荷保持媒体3は再び潜像形成部に搬送され、次の潜像
形成が行われる。これに先立ち、潜像電荷保持媒体3上
に未転写トナー21が残存する場合には、必要に応じてク
リーナー22を用いた除去が行われる。

【００５１】また、トナーを転写した後の潜像電荷保持
媒体3には、潜像電荷が残存している場合がある。この
場合には、必要に応じて接地した導電性ブラシ（図示せ
ず）等を焦電体層1の表面に接触させることにより、簡
単に焦電体層1の表面の潜像電荷の電荷中和を行うこと
ができる。

【００５２】前述したような装置構成のもとで記録実験
を実行した結果、無画像部でカブリの無い画像記録が可
能であることが確認された。

【００５３】なお、本実施例においては、潜像電荷保持
媒体3はベルト状あるいはドラム状としたが、平板状等
の他の形状のものを用いても同様の効果を得ることが可
能である。

【００５４】

【実施例２】次に、図８を参照して本発明の第２の実施
例について説明する。図８に示すように、本発明の第２
の実施例に係る画像記録装置は、潜像電荷保持媒体3を
一様に加熱しておき、潜像電荷保持媒体3の表面（画像
形成面）に配置した接触電極30と裏面の導電体層2との
間を選択開閉することで静電潜像を形成するものであ
る。

【００５５】図８を参照すると、本実施例に係る画像記
録装置は、無端ベルト状の潜像電荷保持媒体3、接触電
極30、印字制御回路16、潜像形成部加熱手段31、潜像形
成部の温度を測定する潜像形成部測温素子25、現像部の
温度を測定する現像部測温素子26、測温素子25、26の温
度データを参照して潜像形成部加熱手段31を制御する温
度制御回路27、現像手段としての現像器7、転写手段と
しての転写ローラ12、及び定着器15から構成される。

【００５６】潜像電荷保持媒体3は、第１の実施例と同
様に、焦電体層1（厚さ約３０μｍ）と導電体層2（厚さ
約５００オングストローム）の２層からなるフィルムを
無端状にしたベルトを用いた。焦電体層1及び導電体層2
の材料には、それぞれポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤ
Ｆ）、アルミニウム（Ａｌ）を用いた。導電体層2は、
導電ローラ20を介して常に接地電位に保たれている。

【００５７】潜像電荷保持媒体3及び、後述する接触電
極30の周囲を潜像形成部加熱手段31により一様に加熱し
た。潜像形成部（接触電極30と潜像電荷保持媒体3の接
触点近傍）に潜像形成部測温素子25を、現像部（マグネ
ットローラ9と潜像電荷保持媒体3の接触点近傍）に現像
部測温素子26を配置し、温度制御回路27により両測定点
での温度差が常に一定となるように潜像形成部加熱手段
31を制御する。

【００５８】接触電極30は、金メッキを施された電極が
露出し約８３μｍピッチ（３００ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）で
潜像電荷保持媒体3の幅方向に一列に並んだ構造をして
いる。なお、接触電極30は、本実施例の場合には多くの
接触電極が直線状に並んだライン型サーマルヘッドに類
似した構造としたが、ただ１つの接触電極を用いてこの
接触電極が移動するようなシリアル型サーマルヘッドに
類似した構造としても潜像を得ることは可能である。

【００５９】一様に加熱された潜像電荷保持媒体3の焦
電体層1の表面には、焦電効果によって電荷（前記発明
の実施の形態で述べた過剰電荷64）が発生するが、これ
は焦電体層1の表面に密着させた接触電極30を通じて瞬
時に中和される。ここで、接触電極30は、印字制御回路
16により画像信号に応じて選択的に接地電位との間で開
閉が行われる。これにより、印字制御回路16によって接
地電位との間で接続されていない部位は電荷中和が行わ
れず、電荷中和は選択的に行われる。

【００６０】加熱が終了した潜像電荷保持媒体3を自然
冷却により室温に戻し、逆極性電荷による潜像を形成し
た。ここでは、現像部と潜像形成部との温度差が常に一
定になるように温度制御を行っているため、焦電効果に
よる分極電荷量は変わらず、付着している負電荷61の量
のみが変化する。このため、無画像部では現像時におい
ても電荷中和の状態が保たれる。また、画像部でも、潜
像形成部と現像部との温度差が一定となるように制御を
行っているので、焦電効果による分極電荷量は変わらず
濃度の再現性はよい。このため、カブリ等の印字不良は
発生しない。潜像電荷の現像、転写及び定着としては、
第１の実施例と同様な方法を用いることができ、これに
より画像の形成が可能である。

【００６１】前述したような装置構成のもとで記録実験
を実行した結果、カブリの無い画像記録が可能であるこ
とが確認された。

【００６２】なお、本実施例においては、潜像電荷保持
媒体3の導電体層2及び接触電極30を接地電位に接続して
電荷中和を行ったが、接地電位に接続せず、単純に導電
体層2と接触電極30との間を開閉するだけでも電荷中和
を行うことができる。さらに、接触電極30と接地電位と
の間を開閉するだけでもよい。

【００６３】また、本実施例においては、潜像電荷保持
媒体3を焦電体層1と導電体層2との２層構造としたが、
焦電体のみの単層構造として、接触電極30と焦電体の裏
面に配置された導電ローラとの間を印字制御回路16によ
り接続して選択的に電荷中和を行うようにしてもよい。

【００６４】

【実施例３】次に、図９を参照して本発明の第３の実施
例について説明する。図９に示すように、本発明の第３
の実施例に係る画像記録装置は、潜像電荷保持媒体3を
一様に加熱しておき、接触電極30により選択接触を行う
ことで静電潜像を形成するものである。

【００６５】図９を参照すると、本実施例に係る画像記
録装置は、第２の実施例と同様に、無端ベルト状の潜像
電荷保持媒体3、接触電極30、駆動回路32、印字制御回
路16、潜像形成部加熱手段31、潜像形成部の温度を測定
する潜像形成部測温素子25、現像部の温度を測定する現
像部測温素子26、測温素子25、26の温度データを参照し
て潜像形成部加熱手段31を制御する温度制御回路27、現
像手段としての現像器7、転写手段としての転写ローラ1
2、及び定着器15から構成される。本実施例では、接触
電極30は常に接地電位に接続され、駆動回路32により選
択的に接触電極30を押し引きすることにより、接触電極
30と潜像電荷保持媒体3の接触／非接触を制御する。本
実施例では、駆動手段32として、積層型の圧電素子を用
い、高速での接触／非接触の制御を行っているが、ボイ
スコイルや電歪素子等の他のアクチュエータを用いても
よい。

【００６６】前述した第２の実施例と同様に、一様に加
熱された潜像電荷保持媒体3の焦電体層1の表面には、焦
電効果によって電荷（前記発明の実施の形態で述べた過
剰電荷64）が発生するが、これは焦電体層1の表面に接
触／非接触可能に配置された接触電極30を通じて瞬時に
中和される。ここで、接触電極30は、駆動手段32及び印
字制御回路16により画像信号に応じて選択的に接触／非
接触が制御される。これにより、接地電位との間で接続
されていない部位は電荷中和が行われず、電荷中和は選
択的に行われる。

【００６７】加熱が終了した潜像電荷保持媒体3を自然
冷却により室温に戻し、逆極性電荷による潜像を形成し
た。ここでは、現像部と潜像形成部との温度差が常に一
定になるように温度制御を行っているため、焦電効果に
よる分極電荷量は変わらず、潜像電荷保持媒体3の無印
字部では中和状態が保たれ、印字部でも濃度の再現性は
よい。このため、カブリ等の印字不良は発生しない。潜
像電荷の現像、転写及び定着としては、第１の実施例と
同様な方法を用いることができ、これにより画像の形成
が可能である。

【００６８】前述したような装置構成のもとで記録実験
を実行した結果、カブリの無い画像記録が可能であるこ
とが確認された。

【００６９】なお、本実施例においては、接触電極30を
接地電位に接続して電荷中和を行ったが、接地電位に接
続せず、潜像電荷保持媒体3の導電体層2と接触電極30と
を接続することによっても電荷中和を行うことができ
る。この場合、導電体層2内にある正電荷が加熱と共に
開放され、接触電極30の負電荷と引き合うことによって
電荷中和が行われる。

【００７０】また、本実施例においては、潜像電荷保持
媒体3を焦電体層1と導電体層2の２層構造としたが、焦
電体のみの単層構造として、接触電極30と接地電位とを
接続し、もしくは接触電極30と焦電体の裏面に配置され
た導電ローラとの間を接続して選択的に電荷中和を行う
ようにしてもよい。

【００７１】

【実施例４】以下、図１０を参照して本発明の第４の実
施例について説明する。図１０に示すように、本発明の
第４の実施例に係る画像記録装置は、潜像電荷保持媒体
3を一様に加熱しておき、第１の接触電極30と第２の接
触電極33との間を選択開閉することで静電潜像を形成す
るものである。

【００７２】図１０を参照すると、本実施例に係る画像
記録装置は、第２の実施例と同様に、無端ベルト状の潜
像電荷保持媒体3、第１の接触電極30、第２の接触電極3
3、印字制御回路16、潜像形成部加熱手段31、潜像形成
部の温度を測定する潜像形成部測温素子25、現像部の温
度を測定する現像部測温素子26、測温素子25、26の温度
データを参照して潜像形成部加熱手段31を制御する温度
制御回路27、現像手段としての現像器7、転写手段とし
ての転写ローラ12、及び定着器15から構成される。第２
の実施例との相違は、潜像電荷保持媒体3が焦電体層1の
みの単層である点、潜像電荷保持媒体3の表側（画像形
成面）に第１の接触電極30、裏側に第２の接触電極33を
配置している点にある。

【００７３】前述した第２の実施例と同様に、一様に加
熱された潜像電荷保持媒体3の表面（潜像形成面）及び
裏面とも、焦電効果によって電荷（前記発明の実施の形
態で述べた過剰電荷64）が発生するが、これは潜像電荷
保持媒体3の表面に接触している第１の接触電極30、潜
像電荷保持媒体3の裏面に接触している第２の接触電極3
3を通じて瞬時に中和される。ここで、第１の接触電極3
0、第２の接触電極33及び接地電位は、印字制御回路16
により画像信号に応じて選択的に開閉が制御される。こ
れにより、開かれている接触電極に挟まれている部位は
電荷中和が行われず、閉じられている接触電極に挟まれ
ている部位は電荷中和が行われ、電荷中和は選択的に行
われる。潜像電荷の現像、転写及び定着としては、第１
の実施例と同様な方法を用いることができ、これにより
画像の形成が可能である。

【００７４】なお、本実施例においては、第１の接触電
極30及び第２の接触電極33を接地電位に接続して電荷中
和を行ったが、接地電位に接続せず、単純に第１の接触
電極30及び第２の接触電極33を開閉するだけでも電荷中
和を行うことができる。

【００７５】前述したような装置構成のもとで記録実験
を実行した結果、カブリの無い画像記録が可能であるこ
とが確認された。

【００７６】以上説明してきた本発明の４つの実施例の
それぞれにおいては、記録媒体は全て紙としたが、その
他にも様々な記録媒体に対して本発明が有効であること
は明らかである。また、記録媒体に対する着色媒体の転
写、定着は必ずしも必要ではなく、一時的に潜像電荷保
持媒体3もしくは記録媒体上に着色媒体を保持すること
により、表示板等の一時的に情報表示する機器への応用
も可能である。

【００７７】また、前述した４つの実施例のそれぞれに
おいては、着色媒体は全て着色粒子（粉体トナー）とし
たが、液体トナーや液状インク等の他の形態の着色媒体
を用いてもよい。

【００７８】さらに、現像部の現像ローラと潜像電荷保
持媒体の裏側（加熱表面の裏面）に適切な電圧を印加す
ることによってカブリを防止してもよい。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
潜像形成部における潜像電荷保持媒体の温度と、現像部
における潜像電荷保持媒体の温度と、の差が一定に保た
れるように温度制御を行うため、無画像部での焦電効果
による分極が変化することなく、カブリの無い良好な画
像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像記録装置において潜像形成手段と
して潜像電荷保持媒体を選択的に加熱するサーマルヘッ
ドを用いる場合の一実施例（第１の実施例）を説明する
ための図である。

【図２】潜像電荷保持媒体の常温の状態を示す図であ
る。

【図３】潜像電荷保持媒体を加熱した直後の状態を示す
図である。

【図４】潜像電荷保持媒体が電荷中和された直後の状態
を示す図である。

【図５】潜像電荷保持媒体から表面の電荷が取り去られ
た状態を示す図である。

【図６】潜像電荷保持媒体が加熱（潜像形成）時から冷
却された後の状態を示す図である。

【図７】本発明の画像記録装置の潜像電荷保持媒体の端
部に微小なコンデンサが形成された様子を示す図であ
る。

【図８】本発明の画像記録装置において潜像電荷保持媒
体を一様に加熱し接触電極と導電体層との間を選択開閉
することで潜像形成を行う場合の一実施例（第２の実施
例）を説明するための図である。

【図９】本発明の画像記録装置において潜像電荷保持媒
体を一様に加熱し選択接触を行うことで潜像形成を行う
場合の一実施例（第３の実施例）を説明するための図で
ある。

【図１０】本発明の画像記録装置において潜像電荷保持
媒体を一様に加熱し１組の接触電極を選択開閉すること
で潜像形成を行う場合の一実施例（第４の実施例）を説
明するための図である。

【図１１】従来の画像記録装置の一例を説明するための
図である。

【符号の説明】

1 焦電体層 2 導電体層 3 潜像電荷保持媒体 4 サーマルヘッド 5 保護膜（導電層） 6 プラテンローラ 7 現像器 8 現像剤 9 マグネットローラ 10 スリーブ 11 記録紙 12 転写ローラ 13 ヒートローラ 14 圧力ローラ 15 定着器 16 印字制御回路 17 潜像 18 トナー像 19 記録画像 20 導電ローラ 21 未転写トナー 22 クリーナ 23 回収トナー 24 クリーニングテープ 25 潜像形成部測温素子 26 現像部測温素子 27 温度制御回路 28 現像部加熱手段 30,33 接触電極 31 潜像形成部加熱手段 32 駆動回路 43 潜像電荷保持媒体 44 焦電体層 45 導電体層 46 加熱針 47 導電体層 48 コントローラ 50 現像装置 51 トナー像 52 記録媒体 53 転写手段 60 分子 61 付着している負電荷 62 正電荷 63 加熱領域 64 過剰電荷 65 冷却による分極電荷 70 導電体部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】焦電体層を有する潜像電荷保持媒体と、該潜像電荷保持媒体に静電潜像を形成する潜像形成手段
と、前記潜像電荷保持媒体上に形成された静電潜像を帯電せ
しめた着色媒体により顕像化する現像手段と、を備えた
画像記録装置において、潜像形成部における潜像電荷保持媒体の温度と、現像部
における潜像電荷保持媒体の温度と、が所定の温度差と
なるように温度制御を行う温度制御手段を備えたことを
特徴とする画像記録装置。
【請求項２】前記潜像形成手段が、前記潜像電荷保持媒
体を画像信号に応じて選択的に加熱する選択加熱手段で
あることを特徴とする請求項１記載の画像記録装置。
【請求項３】前記潜像形成手段が、前記潜像電荷保持媒体を加熱する加熱手段と、前記潜像電荷保持媒体に当接して配置される第１の接触
電極と、前記潜像電荷保持媒体に当接し前記第１の接触電極の反
対側に配置される第２の接触電極と、画像信号に応じて前記第１の接触電極と前記第２の接触
電極との間を選択的に開閉するための制御手段と、から構成されることを特徴とする請求項１記載の画像記
録装置。
【請求項４】前記潜像形成手段が、前記潜像電荷保持媒体を加熱する加熱手段と、前記潜像電荷保持媒体に当接して配置される第１の接触
電極と、前記潜像電荷保持媒体の有する導体層であって前記第１
の接触電極とは反対側に配置される導体層と、画像信号に応じて前記第１の接触電極と前記導体層との
間を選択的に開閉するための制御手段と、から構成されることを特徴とする請求項１記載の画像記
録装置。
【請求項５】前記潜像形成手段が、前記潜像電荷保持媒体を加熱する加熱手段と、前記潜像電荷保持媒体に当接して配置される第１の接触
電極と、画像信号に応じて前記第１の接触電極と接地電位との間
を選択的に開閉するための制御手段と、から構成されることを特徴とする請求項１記載の画像記
録装置。
【請求項６】前記潜像形成手段が、前記潜像電荷保持媒体を加熱する加熱手段と、所定の電極に接続し前記潜像電荷保持媒体に当接可能に
配置される第１の接触電極と、画像信号に応じて前記第１の接触電極を駆動し前記潜像
電荷保持媒体に対して選択的に接触／非接触させる駆動
手段と、から構成されることを特徴とする請求項１記載の画像記
録装置。
【請求項７】前記所定の電極が、前記潜像電荷保持媒体
に当接し前記第１の接触電極の反対側に配置される第２
の接触電極であることを特徴とする請求項６記載の画像
記録装置。
【請求項８】前記所定の電極が、前記潜像電荷保持媒体
の有する導体層であって前記第１の接触電極とは反対側
に配置される導体層であることを特徴とする請求項６記
載の画像記録装置。
【請求項９】前記所定の電極が、接地電位であることを
特徴とする請求項６記載の画像記録装置。
【請求項１０】前記温度制御手段が、前記潜像形成部の温度を測定する潜像形成部温度測定手
段と、前記潜像形成部を加熱する潜像形成部加熱手段と、前記潜像形成部の温度に応じて前記潜像形成部加熱手段
を制御する潜像形成部温度制御手段と、から構成されることを特徴とする請求項１ないし９記載
の画像記録装置。
【請求項１１】前記温度制御手段が、前記現像部の温度を測定する現像部温度測定手段と、前記現像部を加熱する現像部加熱手段と、前記現像部の温度に応じて前記現像部加熱手段を制御す
る現像部温度制御手段と、から構成されることを特徴とする請求項１ないし９記載
の画像記録装置。
【請求項１２】前記温度制御手段が、前記潜像形成部の温度を測定する潜像形成部温度測定手
段と、前記潜像形成部を加熱する潜像形成部加熱手段と、前記現像部の温度を測定する現像部温度測定手段と、前記潜像形成部の温度と前記現像部の温度とに応じて前
記潜像形成部加熱手段を制御する潜像形成部温度制御手
段と、から構成されることを特徴とする請求項１ないし９記載
の画像記録装置。
【請求項１３】前記温度制御手段が、前記潜像形成部の温度を測定する潜像形成部温度測定手
段と、前記現像部の温度を測定する現像部温度測定手段と、前記現像部を加熱する現像部加熱手段と、前記潜像形成部の温度と前記現像部の温度とに応じて前
記現像部加熱手段を制御する現像部温度制御手段と、から構成されることを特徴とする請求項１ないし９記載
の画像記録装置。
【請求項１４】前記潜像形成部温度測定手段が、前記潜
像形成部の潜像形成手段に取り付けられた測温素子であ
ることを特徴とする請求項１０、１２又は１３記載の画
像記録装置。
【請求項１５】前記現像部温度測定手段が、前記現像部
の現像手段に取り付けられた測温素子であることを特徴
とする請求項１１、１２又は１３記載の画像記録装置。
【請求項１６】前記潜像形成部温度測定手段が、前記潜
像電荷保持媒体の潜像電位を測定することにより温度デ
ータを得ることを特徴とする請求項１０、１２又は１３
記載の画像記録装置。
【請求項１７】前記現像部温度測定手段が、前記潜像電
荷保持媒体の潜像電位を測定することにより温度データ
を得ることを特徴とする請求項１１、１２又は１３記載
の画像記録装置。
【請求項１８】前記潜像形成部温度測定手段が、前記潜
像電荷保持媒体の両面に導電体部を設け、該両面の導電
体部の電位を測定することにより温度データを得ること
を特徴とする請求項１０、１２又は１３記載の画像記録
装置。
【請求項１９】前記現像部温度測定手段が、前記潜像電
荷保持媒体の両面に導電体部を設け、該両面の導電体部
の電位を測定することにより温度データを得ることを特
徴とする請求項１１、１２又は１３記載の画像記録装
置。
【請求項２０】前記潜像形成部温度測定手段の前記導電
体部が、所定大の微小な複数の導電体部から構成される
ことを特徴とする請求項１８記載の画像記録装置。
【請求項２１】前記現像部温度測定手段の前記導電体部
が、所定大の微小な複数の導電体部から構成されること
を特徴とする請求項１９記載の画像記録装置。
【請求項２２】前記潜像形成部温度制御手段及び／又は
前記現像部温度制御手段が、前記潜像形成部温度測定手
段及び／又は前記現像部温度測定手段の温度データを参
照して前記潜像形成部加熱手段及び／又は前記現像部加
熱手段への電源の開閉を制御するスイッチング型の制御
回路であることを特徴とする請求項１０ないし１３のい
ずれか一項に記載の画像記録装置。
【請求項２３】前記潜像形成部温度制御手段及び／又は
前記現像部温度制御手段が、前記潜像形成部温度測定手
段及び／又は前記現像部温度測定手段の温度データを参
照して前記潜像形成部加熱手段及び／又は前記現像部加
熱手段への電源電圧の増減を制御するドロッパー型の制
御回路であることを特徴とする請求項１０ないし１３の
いずれか一項に記載の画像記録装置。
【請求項２４】前記潜像形成部加熱手段が、前記潜像形
成部の前記潜像電荷保持媒体に当接して配置されるヒー
トローラであることを特徴とする請求項１０又は１２記
載の画像記録装置。
【請求項２５】前記現像部加熱手段が、前記現像部の前
記潜像電荷保持媒体に当接して配置されるヒートローラ
であることを特徴とする請求項１１又は１３記載の画像
記録装置。
【請求項２６】前記潜像形成部加熱手段が、前記潜像形
成部の前記潜像電荷保持媒体に当接して配置される温度
自己保持機能を持つ半導体であることを特徴とする請求
項１０又は１２記載の画像記録装置。
【請求項２７】前記現像部加熱手段が、前記現像部の前
記潜像電荷保持媒体に当接して配置される温度自己保持
機能を持つ半導体であることを特徴とする請求項１１又
は１３記載の画像記録装置。