JP2931313B2

JP2931313B2 - 静電記録装置

Info

Publication number: JP2931313B2
Application number: JP63107320A
Authority: JP
Inventors: 俊一久保; 正夫塩谷; 文隆尾関; 卓生野上
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1988-04-28
Publication date: 1999-08-09
Anticipated expiration: 2014-08-09
Also published as: JPH01278368A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、静電記録装置、詳しくは記録アレイヘッ
ドを用いて記録媒体上に静電像を形成する静電記録装置
に関するものである。

［従来の技術］記録媒体上に静電像を形成する記録アレイヘッドに
は、感光体上に均一帯電をしたのちに画像信号に応じて
光ドットを選択的に照射することにより静電像を形成す
るLEDアレイヘッド,LCDアレイヘッドと、誘電媒体上に
ドット状の電荷を画像信号に応じて選択的に付与するこ
とにより静電画像を形成するイオンフローヘッド，多針
電極ヘッド等がある。

一方、近年においては電子写真技術を基本としたプリ
ンタが画質が良いと言うことで注目されており、中でも
書込みヘッドにイオンフローヘッドを用いたプリンタが
着目されている。

次に、このようなイオンフローヘッドを用いた静電記
録装置の一例を、第１図を用いて説明すると、第１図に
おいて静電記録装置10は、中央部に矢印方向に回動する
誘電体ドラム２が設けられており、このドラム２に対向
してイオンフローヘッドからなる書込用ヘッド１が配設
されている。そして、この書込用ヘッド１から画像信号
に応じて発生したイオン流をドラム上に照射し、イオン
ドットによりドラム面上に画像信号に対応した静電画像
を形成する。

この静電画像をトナー現像装置３で顕像化し、このト
ナー像を記録紙台７上から給紙されてきた記録紙８に転
写・定着装置４により転写し、次いで、排紙ローラによ
りこの画像記録紙を排紙トレイ９上に送出するようにな
っている。なお、上記誘電体ドラム２の周囲には、転写
されずにドラム２上に残留したトナーを回収するクリー
ニング装置５およびドラム２上の残留電荷を除去し繰返
し使用するために一定の電位に揃える除電装置６等がそ
れぞれ配設されている。

上記イオンフローを発生する書込用ヘッド１は、第2,
3図にその要部の概略構成が示されているように、誘導
電極11a,11b,11c,……（以下、（11）と記す）と放電電
極12a,12b,12c,……（以下、（12）と記す）とが固体誘
電体13を挾んでマトリックス状に配列され、誘導電極
（11）に印加した交流高電圧によって放電電極（12）の
開口部14の付近にイオンを発生させ、上記マトリックス
に対応する部分に開口をもつスクリーン電極15と放電電
極（12）に画像信号に応じた抽出電界を印加し、これに
よってイオンを選択的に通過させて、導電層17上に誘電
体層18を形成してなる記録媒体16である誘電体ドラム２
に静電パターンを形成するようになっている。

ここで形成される画素の解像度は、イオンを発生する
スクリーン電極上のイオン発生ドットの配列ピッチＰに
よって決まり、また形成される画素の大きさはイオンを
発生するスクリーン電極の開口径Ｄによって決まる。ま
たイオンによって形成される静電像の電荷量は、照射さ
れるイオンの量に比例するので、駆動交流電圧の周波数
や電圧を上げれば、それだけ高い電位の潜像を得ること
ができる。

一方、上述のような書込用ヘッドを用いた静電記録装
置として実現されているものでは、最大300ドット／イ
ンチの密度のものがある。このヘッドはイオン照射部の
開口部の配列間隔が85μｍであって、この時のスクリー
ン電極の開口径は90〜190μｍ（電極とドラムの距離で
開口径が変わる）となり、事実上、これらのドットを一
直線上に配列することはできないので、第２図に示した
如く、これらをマトリックス状に形成して300ドット／
インチ（以下、ドット／インチをdpiと記す）の密度の
配列にしている。

［発明が解決しようとする課題］ところで、最近においては上述のように構成された静
電記録装置の各種性能の向上が強く要望されている。

即ち、（１）高精細な画像を得るために300dpi以上の
高密度化、（２）グラフィックな画像を再現するための
階調性の向上、（３）記録装置の作動の高速化に対応す
るため、高出力の潜像形成能力、即ち高コントラストの
潜像形成能力等を要求されている。

そして、これらの要求を達成するためには書込用ヘッ
ドの能力を向上させなければならない。また、従来、上
記（１）の高密度化を達成する手段の一つとしては、特
開昭62−279967号公報に開示されているように、低実装
密度のLEDアレイヘッドを２つ以上配設し、これらのヘ
ッドからの光像が直線上に結像するようにして２倍以上
の高密度を得る手段が提案されている。しかし、２個以
上の光像を記録担持体上に直線状になるように合焦させ
るには、セルフォックレンズを光軸方向に移動させるだ
けでは駄目で、セルフォックレンズの取付軸も回転する
必要があり、大変複雑な調整機構が必要となる。また３
個,4個とLEDアレイヘッドの数を増加すると、記録体へ
の入射角が変化するに従って投影スポット径の形状が代
わり、画素ドットサイズの形状が変化して均一な画像が
得られないという欠点がある。

高密度な書込みヘッドを作製するには、例えば、上記
第２図の開口部の配列のマトリックス配列数を、矢印で
示す記録体ドラムのプロセス方向に更に増加させねばな
らず、書込みヘッドそのものは物理的に製作可能である
が、これを曲率を有する記録体ドラムに対して使用する
場合には、プロセス方向に配列されたドットの中央部と
端部におけるスクリーン開口部とドラム面間の距離の差
が大きくなり、イオンの照射電界の差がそのまま画像ム
ラとなって現われるため、自ら限界がある。

これを解決するために、書込みヘッドをドラム形状に
あわせて曲面に形成するようにしたもの（特開昭61−68
257号公報参照）が提案されており、またドラムサイズ
を大型化したり、あるいはベルト状の平面記録体を使用
したりして各ドットとドラム間の距離を実質的に少くす
ることも考えられるが、これらの手段は装置の大型化お
よびコストアップを招くので好ましくない。

また、１つの書込みヘッド上に高密度の信号発生源を
実装する場合、実装数が増加するのに伴って、材料の加
工，組立精度上の問題等から歩止りが悪くなり製造コス
トが高くなってしまうという欠点も生じる。

次に、上記（２）の階調性の向上については、例えば
従来のオン，オフ制御記録方式のプリンタにおいては、
ドットの大きさ，濃度が一定なので、所謂網点印刷のよ
うなドットの大きさを代えることによる濃度変化ができ
ないので、グラフィックな階調の画像を作ることは困難
でディザ法を用いて疑似的に階調処理を行なっている。
しかし、これは画質再現に問題があった。

そこで、この問題を改良するために従来、特開昭61−
74858号公報に示されている静電記録装置が提案されて
いる。これはプロセス方向に複数の書込み信号発生源を
設け、それぞれの信号発生源の強さを駆動電圧を変化さ
せて2^N倍変化させ、多階調を得るようにしたものであ
る。しかし、この手段は実際に実験してみると、駆動す
る交流電圧の周波数が1MHzで電圧2000V_p-pのとき、１つ
のドットの書込みイオン電流は13（nA）で、電圧3000V
_p-pのとき、24（nA）となり、電圧3000V_p-p以上では絶
縁破壊が起こり、1600V_p-pが放電開始電圧であるので、
ドットの出力の変化は1.5〜２倍がせいぜいである。ま
た、前述の如く、ドットの大きさも大きく変化させるこ
とが困難で、その調整も非常に面倒なものになる。

また、上記（３）の高コントラスト化については、従
来の書込みヘッドを用いた静電記録装置において、高速
化を達成しようとすると、例えばイオンフローヘッドの
照射イオンの量を増し、潜像の濃度形成能力を高める必
要がある。そのためには書込みヘッドを駆動している交
流高電圧の周波数と電圧を高めたり、イオンフローヘッ
ドにおいてはスクリーン電極とドラム面との照射電界を
高くするということでイオン照射効率を上げなければな
らない。しかし、周波数や電圧を上げると、他の電極へ
の放電，絶縁破壊，クロストークが発生し、またイオン
発生によるヘッドの発熱により、その寿命を短くすると
いう問題が生じる。

本発明の目的は、上述の点に鑑み、従来のものを巧み
に利用して高画質化，高寿命化を達成すると共に、上記
従来の問題点をことごとく解決でき、高解像度で階調再
現性の高い、かつ高速記録に充分対応できる静電記録装
置を提供するにある。

［課題を解決するための手段および作用］本発明では、上記目的を達成するために、画像信号に応じて選択的に記録体上に、ドット状の静
電パターンを形成する書込用のヘッドを有する静電記録
装置において、ドット状の静電パターン形成用開口がマトリックス状
に配列された書込用ヘッドを、それぞれが記録体の移動
方向に対する異なる位置であって、記録体の移動方向に
沿って重複するように複数個配置し、それぞれの書込用
ヘッドにより記録体上に形成されるドット状静電パター
ンの位置が全て均等間隔となるように、各ヘッドが配列
されていることを特徴とし、これによって高密度化を達
成している。

また、上記書込用のヘッドを記録体の移動方向に対す
る異なる位置に複数個配置し、この各書込用ヘッドによ
り記録体上に形成されるドット画素の大きさを異ならせ
たことを特徴とし、これにより階調性の向上を図ってい
る。

更に、上記書込用のヘッドを記録体の移動方向に対す
る異なる位置に複数個配置し、それぞれの書込用ヘッド
に設けられた複数の記録用開口の全てが記録体の幅方向
において同一位置に配列されていて、複数の書込み出力
が重合されるようにしたことを特徴とし、これによって
高コントラスト化が達成されるようにしている。

［実施例］以下、図示の実施例によって本発明を説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す静電記録装置の概
略構成図である。本実施例においては書込みヘッドはイ
オンフローヘッドが使用されている。本発明ではこの書
込ヘッドが複数個用いられていて、例えば、本実施例に
おいては２個使用され、この書込みヘッド1,1Aが記録体
としての誘電体ドラム２の周囲に、同誘電体ドラム２の
移動方向に対する異なる位置に並んで配置されている。
そして、この書込みヘッド1,1Aのそれぞれのスクリーン
電極の開口部14（第2,3図参照）から放出されたイオン
流により、誘電体ドラム２上に画像信号に応じた静電像
が形成される。

この静電像は、前述したように通常の電子写真プロセ
スを経て、現像装置３により現像され、その顕像化され
たトナー像は記録紙８に転写装置４によって転写され、
一対の排出ローラにより排紙トレイ９上に排出される。

そして、上記書込みヘッド1,1Aは、第２図に示すよう
な開口部14がマトリックス配列で形成され、第３図に示
すような回路で駆動される。即ち、ライン電極とも呼ば
れる誘電電極（11）とフィンガー電極とも呼ばれている
放電電極（12）が固体誘電体13を介して、平面的にみて
交差した状態に配置されており、誘導電極（11）と放電
電極（12）の間に交流高電圧が印加されると、放電電極
（12）の開口部14に正負のイオンが発生する。次に発生
したイオンを誘電体ドラム２上に記録すべき画像信号に
応じて形成させるために、放電電極（12）にスイッチン
グ制御によってバイアスをかけるようになっている。

また、上述のように構成されている記録装置において
は、各書込みヘッド1,1Aの書き出し位置の同期をとるた
めに、それぞれの配列位置のプロセス方向の距離、即
ち、時間間隔を決めなければならないが、この手段は、
例えば各書込みヘッド1,1Aを同時に一斉に駆動してプロ
セス方向と直角な方向に１ドットの直線の潜像を作り、
これを現像してドラム２上の２つのトナー像をフォトセ
ンサ20で、その像の有無を検出し、書込みヘッド1,1Aの
２個の相互のトナー像の距離を、内部クロックパルス発
生器またはドラムと同期したエンコーダ等によりパルス
を発生させ、このパルスをカウントし、これをメモリに
設定することにより検出し、これに基づき、イオンフロ
ーヘッドの同期をとることで、離れた書込み位置に配列
したヘッドによる画像の位置合わせを行なうことが可能
となる。

また、このヘッド1,1A間の時間間隔のメモリ値は、計
測するドラム上の位置検出用トナー像を非画像部に毎回
作成し、その都度メモリ値を書き変えてコントロールす
ることもでき、このようにすればドラムスピードの変動
にも追従することができるようになる。

次に、このように配置された上記実施例における書込
みヘッド1,1Aによって本発明による高密度化を達成する
手段について述べる。この場合の書込みヘッドとして
は、例えば300dpiの配列の従来の書込みヘッドが使用さ
れ、これを２つ並べて600dpiの高解像度を得る場合を、
第４図および第５図により説明する。

この場合の書込ヘッド1,1Aは同一形状の構成のもので
あり、第４図では簡略化してあるが、各々20本の誘導電
極と125本の放電電極からなり、マトリックスとして20
×125＝2500個のスクリーン開口部（14）を形成され、
各書込みヘッド1,1Aのプロセス方向（矢印Ｉで示す）に
直交する方向の各開口の間隔はｌ＝85μｍで、イオン放
出のスクリーン開口径ｄはｄ＝50μ〜80μである。従来
の300dpiのヘッドでは、スクリーン開口径ｄはｄ＝100
〜180μｍであり、このスクリーン開口径ｄだけを600dp
i相当の大きさに調整し、その他のヘッド構成や駆動条
件は300dpiのままでよい。

そして、２個のヘッド1,1Aの配置は、書き出し基準と
なるそれぞれのヘッドの端部の開口部14a,14bをプロセ
ス方向（矢印Ｉ）に対して距離Ｌだけずらし、かつプロ
セス方向（矢印Ｉ）に直交する方向に対してl/2、即
ち、85/2≒42μｍずらして、それぞれプロセス方向に対
して直角となるように配列している、このとき、ヘッド
1,1Aを駆動する同期時間間隔は、（L/プロセススピー
ド）となり、この時間だけ、ヘッド1,1Aをずらしてイオ
ン照射すれば同期のとれたズレのない画像が得られる。

このように構成して２個のヘッド1,1Aを用いた本例の
装置においては、実質的に開口部の配列間隔は42μｍと
なり、600dpiの画素高密度の画像が作り出せる。

第５図は、本発明による画素密度と従来の画素密度を
比較して示したものである。即ち、第５図（ａ）は従来
の300dpiの画素配列を示したもので、画素間隔はｌ＝85
μｍであり、画素の大きさは120μｍ位が望ましい。こ
れに対して、第５図（ｂ）は本実施例における２つのヘ
ッド1,1Aのうちの何れか一方のヘッドだけで形成された
画素配列を示したものであって、画素配列間隔は300dpi
のままで、ｌ＝85μｍ、スクリーン電極の開口部は600d
pi相当とするためには60μｍ位が望ましいが、これでは
直線を描くことはできない。従って、本発明では第５図
（ｃ）に示すように２つのヘッド1,1Aで形成されるドッ
トを重ね合わせたときの画素配列で600dpiの高密度な画
素が形成されるようにしている。

従って、本実施例では書込みヘッド1,1Aの基本的構成
は従来の300dpiの技術をそのまま使い、ヘッドをずらす
だけで高解像度の600dpiの画像を容易に作り出すことが
できる。また更に書込みヘッドを３個,4個と並列すれば
上記同様に900dpi,1200dpiと解像度を上げることができ
ることは言う迄もない。

次に、本発明による階調性の向上手段について説明す
る。この場合の実施例としての構成配置は上記第１図に
示したものと同じであるが、本発明によれば、複数個並
設した書込みヘッド1,1Aの開口径（スクリーン電極の開
口径）をそれぞれ異ならせ、ドラム２上に形成されるド
ット画素の大きさを変えるようにしてある。これについ
て第６図および第７図を用いて説明すると、第６図に示
すように一方の書込みヘッド１のスクリーン開口径D₁を
100μｍ、他方の書込みヘッド1Aの開口径D₂を40μｍと
し、その他の構成は上記実施例のものと全く同様とす
る。すると、第７図（ａ）に示すように300dpiの画素密
度のときには、ドットの間隔はｌ＝85μｍであり、一方
の書込みヘッド１を用いると概略、縦，横の直線が跡切
れることなく形成できるが、斜め線は跡切れて破線とな
ってしまう。そこの間を他方の書込みヘッド1Aで第７図
（ｂ）に示す如く補間することができる。従って、ドッ
ト密度で決定される最小の線幅の高精細な画像が形成で
きる。

また、第７図（ｃ）に示すようにソリッド・ブラック
・エリアのような画像からいくつかの画素を除去したも
のの数列を第７図（d₁）〜（d₄）に示したが、どの位置
の画素を除去するかによって様々な階調性の再現ができ
る。

更に、上記手段は書込みヘッドの開口径を変化するこ
とによって画素の大きさを変化させたが、これに限るこ
となく同じ開口径の書込みヘッドを用いても可能であ
る。つまり、イオン抽出の電界を変えること、即ちイオ
ン発生電圧、周波数、イオン照射電界等を変化させるこ
とによっても画素の大きさを変化させることができるの
で、これらと組み合わせても同様の効果を得ることがで
きる。

更にまた、上記実施例では書込みヘッドを２個用いた
場合について述べたが、このヘッドの数を増加させて高
密度化を図り、かつ階調性を出すようにしてもよく、様
々な応用組み合わせが可能となることは言う迄でもな
い。

次に、本発明による高コントラスト化を達成する手段
について説明する。この発明による高コントラストを得
る場合は、上記各実施例では複数の書込みヘッドのプロ
セス方向と直角方向の配列位置が、書込画素を合成した
ときに同各画素が均等配分されるように、各ヘッドをず
らして配列するようにしたが、本実施例においては同一
のドット密度の複数の書込みヘッドを、プロセス方向と
直角方向の配列位置をずらさずに並べて配置し、この複
数のヘッドで重複照射、所謂重ね打ちができるようにす
る。

即ち、書込みヘッドのスクリーン開口径を小さくして
解像度を上げて高精細な画像を形成しようとすると、１
つのスクリーン開口から照射されるイオンの量が少なく
なるので、シャープな画像が形成できなくなる。そこ
で、イオン量を増すためにヘッドの駆動電圧を上げた
り、周波数を高くすることが行なわれるが、前述のよう
に、駆動電圧が3000V_p-pを越えると電極内部の絶縁破壊
を生じたり、周波数を上げると周辺部へ流れる漏れ電流
が増えて効率が悪くなる。また何れの場合にも書込みヘ
ッドの消費電力が増加することによる発熱を伴ってヘッ
ドの寿命を著しく縮めることになり、上記の欠点を解消
しなければ実用化することはできない。

従って、本発明では、従来のヘッドの駆動条件で１つ
のドットを何回も重ね打ちしてドットの電荷量を増加さ
せるようにしたのである。このようにすれば、書込みヘ
ッドに過大な駆動条件を与えて酷使することなく、ドラ
ム上に形成される潜像の電荷量を増加し、コントラスト
を高めることができる。また、かくすることにより、ス
クリーン開口の小さいヘッドでイオン量が少い場合や、
高速機に適用したヘッドで１つのドットに充分なイオン
照射時間が採れない場合等には、これにより容易に潜像
形成電荷の電荷量を十分に高め、高コントラスト化を行
なうことができる。

なお、上記実施例では書込みヘッドとしてイオンフロ
ーヘッドを使用した場合について説明したが、これはLE
Dアレイヘッド,LCDアレイヘッド等の光を用いた書込み
ヘッドを使用しても同様に適用することができる。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、複数の書込みヘッ
ドを用い、これらのヘッドを巧みに配列することにより
高密度化，階調性の向上，高コントラスト化を容易に行
なうことができ、高解像で高精細な階調性のある高品質
の画像を形成することができる。しかも書込用ヘッドの
出力を上げずに、高速印字化に対応することができ、低
出力のヘッドから高コントラストの潜像を作り出すこと
が容易にできるので、ヘッドの寿命も大幅に延ばすこと
ができるという顕著な効果も発揮される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す静電記録装置の概略
構成図、第２図は、イオンフローヘッドの要部平面拡大図、第３図は、上記第２図中のIII−III線に沿う断面図であ
って、駆動電気回路と共に示した図、第４図は、本発明によるヘッドの配置および配列を示し
た要部拡大概略図、第５図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ヘッドによって形成され
る画素ドットを、本発明によるものと従来のものとを比
較してそれぞれ示した線図、第６図は、本発明によるヘッドの配置および画素形成開
口を示した要部拡大概略図、第７図（ａ）（ｂ）（ｃ）（d₁〜d₄）は、本発明による
ヘッド配列によって形成される画素ドットをそれぞれ示
す線図である。 1,1A……書込みヘッド２……記録体 14……形成用開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野上卓生東京都渋谷区幡ケ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献特開昭62−41051（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−6481（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−69664（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−200443（ＪＰ，Ｕ) 実開昭59−114947（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 3/18 101 G03G 15/00 116

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】画像信号に応じて選択的に記録体上に、ド
ット状の静電パターンを形成する書込用のヘッドを有す
る静電記録装置において、ドット状の静電パターン形成用開口がマトリックス状に
配列された書込用ヘッドを、それぞれが記録体の移動方
向に対する異なる位置であって、記録体の移動方向に沿
って重複するように複数個配置し、それぞれの書込用ヘ
ッドにより記録体上に形成されるドット状静電パターン
の位置が全て均等間隔となるように、各ヘッドが配列さ
れていることを特徴とする静電記録装置。
【請求項２】画像信号に応じて選択的に記録体上に、ド
ット状の静電パターンを形成する書込用のヘッドを有す
る静電記録装置において、上記書込用のヘッドを記録体の移動方向に対する異なる
位置に複数個配置し、この各書込用ヘッドにより記録体
上に形成されるドット画素の大きさを異ならせたことを
特徴とする静電記録装置。
【請求項３】画像信号に応じて選択的に記録体上に、ド
ット状の静電パターンを形成する書込用のヘッドを有す
る静電記録装置において、上記書込用のヘッドを記録体の移動方向に対する異なる
位置に複数個配置し、それぞれの書込用ヘッドに設けられた複数の記録用開口
の全てが記録体の幅方向において同一位置に配列されて
いて、複数の書込み出力が重合されるようにしたことを
特徴とする静電記録装置。