JP3387704B2 - 潜像形成手段 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電体表面に近接
又は接触させた電極に信号電圧を印加して誘電体表面に
静電潜像を形成する潜像形成手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、像担持体として電子写真感光体を
備えた複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装
置がよく知られている。この画像形成装置は、感光体表
面を帯電し露光して静電潜像を形成し、この静電潜像を
現像してトナー像を形成し、トナー像を紙等の転写材に
転写するいわゆる電子写真方式の画像形成装置である。

【０００３】これに対し、像担持体として誘電体を使用
するいわゆる静電記録方式の画像形成装置も知られてい
る。このものは、誘電体に対向させて針電極を設け、こ
の針電極に信号電圧を印加して誘電体表面に静電潜像を
形成し、その後は、上述の電子写真方式と同様、この静
電潜像を現像してトナー像を形成し、トナー像を紙等の
転写材に転写する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
前者の電子写真方式の画像形成装置は、後者の静電記録
方式のものに比して、１ドットを複数に分割して画像に
いわゆる階調性をもたせることが可能である反面、電子
写真感光体上に静電潜像を形成するのに、帯電装置、露
光装置を必要とするため、その構造が複雑で大型化しが
ちとなる。

【０００５】これに対し後者の静電記録方式のものは、
誘電体に対向配置した針電極に信号電圧を印加して誘電
体上に静電潜像を形成するため、前者に比してその構造
が簡素で小型化が可能である反面、針電極に信号電圧を
印加しても放電現象が生じないで画像の欠落（情報の欠
落）が発生することがあり、また１ドットを複数に分割
して階調性をもたせることが困難であるといった欠点を
有する。

【０００６】そこで、本発明は、放電不良による画像の
欠落を防止し、また階調性を有する画像を形成すること
ができ、しかも構造が簡単で小型化が可能な潜像形成手
段を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述事情に鑑
みてなされたものであって、誘電体表面に接触又は近接
させて配置した潜像形成部材に画像情報に基づいた電圧
を印加するとともに、前記誘電体表面と前記潜像形成部
材とを相対移動させることで、前記誘電体表面に画像情
報に対応した静電潜像を形成する潜像形成手段におい
て、前記潜像形成部材は、絶縁層を挟んで前記誘電体と
反対側に配置された放電電極と、誘電体側に配置された
信号電極との少なくとも２層の電極を有し、前記放電電
極は、交流電源によって放電を生じさせる交流電圧が印
加され、前記信号電極は、前記誘電体表面の相対移動方
向に交差する方向に多数配置された相互に独立の針状電
極を有するとともに、これら針状電極に画像信号発生器
によって個別に信号電圧が印加され、前記放電電極に交
流電圧が印加された状態で前記信号電極に印加される信
号電圧がオンオフされることにより前記誘電体表面に選
択的に帯電を行う、ことを特徴とする。

【０００８】この場合、前記放電電極と信号電極との間
に、これらの電極とは電気的に絶縁されて配置されると
ともに、接地され又はバイアス電圧が印加された補助電
極を有する、ようにしてもよい。

【０００９】また、前記信号電極の針状電極は、前記誘
電体表面に接触する部位又は近接して対向する部位を除
いた部位の表面を絶縁体で保護するようにしてもよい。

【００１０】さらに、前記信号電極を基板上に配置する
とともに、該基板上にドライバ、ラッチ、シフトレジス
タのうちの少なくとも１を有する電装部が実装されてい
る、ようにしてもよい。

【００１１】〔作用〕以上構成に基づき、放電電極に電
圧を印加するに加え、誘電体表面の移動方向に交差する
方向に多数配置された針状電極のうちの所定のものに信
号電圧を印加することにより、誘電体の帯電開始電圧よ
りも高い電圧を発生させることができる。したがって、
誘電体表面のうちの、この信号電圧が印加された針状電
極に対応する部分が帯電される。この帯電を、誘電体表
面と潜像形成部材とを相対移動させながら行うことで、
誘電体表面に、画像情報に対応した静電潜像を形成する
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。 〈実施の形態１〉図１に、本発明に係る潜像形成手段を
備えた画像形成装置の概略構成を示す。

【００１３】このものは、装置本体（不図示）によって
矢印Ｒ１方向に回転自在に支持された像担持体としての
ドラム型の誘電体（以下「誘電体ドラム」という）１０
と、誘電体１０の周囲にその回転方向に沿って順に配置
された潜像形成手段２０と、現像手段３０と、転写手段
４０と、そしてクリーニング手段５０とを備えている。
また、画像が形成される転写材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ１
方向）についての、誘電体ドラム１０の下流側には、定
着手段６０が配設されている。

【００１４】誘電体ドラム１０は、直径３０ｍｍのアル
ミニウムシリンダ１１とその表面に設けた誘電部材１２
としての厚さ１０μｍのポリフッ化ビニリデンとを主要
構成部材として構成されている。誘電部材１２は、上述
のポリフッ化ビニリデン以外の部材として、例えば、エ
ポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリアミド、ポリエーテル
ケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポ
リメチルメタクリレート、ＡＢＳ樹脂等の、静電気的に
抵抗を有する材料を使用することができる。作製方法と
しては、上述の誘電部材１２の材料をアルミニウムシリ
ンダ１１の表面に直接的に塗布してもよく、また上述の
材料をシート状に形成したものをアルミニウムシリンダ
１１表面に張り合わせるようにしてもよい。さらに、ア
ルミニウムシリンダ１１表面を酸化させ（アルマイト処
理）酸化表面のポーラス部に上述の材料を含浸させて作
製してもよい。

【００１５】潜像形成手段２０は、潜像形成部材２０Ａ
を備えている。潜像形成部材２０Ａは、シート状の絶縁
層２１と、その下面と上面とにそれぞれ１層ずつ配設さ
れた計２層の電極、すなわち下面側の信号電極２２及び
上面側の放電電極２３とを主要構成部材として構成され
ている。絶縁層２１は、ポリイミド樹脂によって厚さ３
０μｍのシート状に形成されている。下面側の信号電極
２２は、ステンレス製の針金状の針状電極２２ａの集合
として構成されている。針状電極２２ａは、所定間隔を
もって相互に平行になるように、また、それぞれの長手
方向が誘電体ドラム１０の接線方向に一致するように配
置されている。それぞれの針状電極２２ａは上述の絶縁
層２１によって電気的に独立に支持されている。さらに
具体的には、各針状電極２２ａは、幅ｗが２０μｍ、厚
さｔが２０μｍの方形断面に形成されており、誘電体ド
ラム１０の母線方向に沿って、１インチ当たり６００本
のものが配置されている。なお、この場合の各針状電極
２２ａ間の距離ｘは、約２２μｍとなる。針状電極２２
ａの集合からなる信号電極２２は、エッチング等によっ
て作製することもできる。下面の信号電極２２と相俟っ
て絶縁層２１を挟持するようにして配置された上面の放
電電極２３は、絶縁層２１の上面全体を覆うシート状に
形成されている。

【００１６】上述構成の潜像形成部材２０Ａは、図１に
示すように、その一端部を誘電体ドラム１０表面に接触
させて、又はスペーサ（不図示）等を介装することによ
り微小間隙を介して近接させて配置される。さらに、上
述の信号電極２２には画像信号発生器２５が接続され、
また放電電極２３には交流電源２６が接続されている。

【００１７】現像手段３０は、一成分ジャンピング現像
方式によって現像容器３１内のトナーを誘電体ドラム１
０上の静電潜像に付着させてトナー像として現像（可視
化）する現像ローラ３２を備えている。なお、現像手段
３０としては、これ以外に、例えば、二成分磁気ブラシ
現像方式、カスケード現像方式、液体現像方式等を採用
することもできる。

【００１８】転写手段４０は、電源（不図示）によって
転写電圧が印加され、これにより誘電体ドラム１０上の
トナー像を転写材Ｐ表面に転写する転写ローラを備えて
いる。なお、転写手段４０としては、これに限らず、コ
ロナ放電を利用するものであってもよい。

【００１９】クリーニング手段５０は、トナー像転写後
に誘電体ドラム１０表面に残った転写残トナーを除去す
るクリーニングブレード５１、除去した転写残トナーを
回収するクリーニング容器５２を備えている。

【００２０】定着手段６０は、転写材Ｐ上のトナー像を
加熱加圧して定着させる定着ローラ６１、加圧ローラ６
２を備えている。

【００２１】次に、上述構成の画像形成装置の動作につ
いて説明する。

【００２２】誘電体ドラム１０は、駆動装置（不図示）
によって矢印Ｒ１方向に３００ｍｍ／sec の周速度（プ
ロセススピード）で回転駆動される。

【００２３】潜像形成部材２０Ａの放電電極２３には、
交流電源２６によってピークツウピークＶ_PPが１２００
Ｖの交流電圧が印加される。また、信号電極２２には、
画像信号発生器２５によって、それぞれの針状電極２２
ａに独立に画像情報に基づいた約１４０Ｖの信号電圧の
ＯＮ／ＯＦＦがなされる。

【００２４】これにより、誘電ドラム１０表面のうち
の、放電電極２３の交流電圧と信号電極２２の信号電圧
とが印加されて帯電開始電圧以上になった部分が帯電さ
れる。すなわち、誘電体ドラム１０は、その表面の母線
方向については、全体にわたって放電電極２３と多数の
針状電極２２ａを有する信号電極２２とが配置されてお
り、交流電源２６による交流電圧は全体にわたって印加
されいるので、針状電極２２ａに信号電圧が印加された
部分のみが帯電されることになる。この誘電体ドラム１
０表面の母線方向に対する帯電と、誘電体ドラム１０表
面の矢印Ｒ１方向の回転動作とを組み合わせることで、
誘電体ドラム表面全体に画像情報に基づいた静電潜像を
形成することができる。又信号電極２２と誘電体ドラム
１０間への信号電圧は通常の気圧内で放電開始以下の電
圧印加（放電開始閾以下）すれば他の部位での放電は生
じないため不要なノイズ画像等は生じない。

【００２５】この静電潜像は、現像手段３０によってト
ナー像として現像された後、転写手段４０によって転写
材Ｐ上に転写され、さらに、定着手段６０によって転写
材Ｐ上に定着される。

【００２６】一方、トナー像転写後の誘電体ドラム１０
は、表面の転写残トナーがクリーニング手段５０によっ
て除去され、次に画像形成に供される。

【００２７】一般に、クリーニング後の誘電体ドラム１
０の表面は、電荷を除電する必要が有るが、上述の構成
によると、潜像形成部材２０Ａの放電電極２３と誘電体
ドラム１０との間で行われるＡＣ放電の作用が除電効果
をも有するため、特に除電装置を設けることなく画像形
成を連続的に行なうことができる。

【００２８】なお、残留電荷を除去して誘電体ドラム１
０表面を均一化するためには、図１の放電電極２３に印
加する交流電圧に対して直流電圧を重畳させたり、誘電
体ドラム１０に直流電圧を印加したり、後述の図４に示
すように補助電極２７を設け、これに直流電圧を印加し
たりすることも可能である。 〈実施の形態２〉図３は、実施の形態１で説明した画像
形成装置のうち、定着手段６０を除いた構成部材を、転
写材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ１方向）の上流側から下流側
にかけて４個配設してカラーの画像形成装置を構成した
ものである。各現像手段３０Ｙ、３０Ｃ、３０Ｍ、３０
Ｂｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラッ
クのトナーを現像するためのものである。転写材Ｐは、
搬送ベルト７０によって各色用の誘電体ドラム１０と転
写ローラ４０との間を順次に搬送されながら、イエロ
ー、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像が順次に転
写される。転写材Ｐ上に重ねられた４色のトナー像は、
定着手段５０によって転写材Ｐ上に転写される。これに
より４色フルカラーの画像が形成される。 〈実施の形態３〉図４は、信号電極２２と放電電極２３
との間に、これらの電極２２、２３と電気的に絶縁させ
た補助電極２７を介装したものである。信号電極２２と
補助電極２７との間、及び補助電極２７と放電電極２３
との間には、それぞれ絶縁層２１２を設けている。この
補助電極２７は、接地し、又はバイアス電圧を印加する
ことで実施の形態１と同様な効果が得られる。

【００２９】なお、図１〜図３に示す実施の形態におい
て、それぞれの放電電極２３の端部にに縁体を設けても
同様な効果を得ることができる。 〈実施の形態４〉放電電極２３は、面状に限らず、ロー
ラ状に形成してもよい。図５にローラ状に形成した放電
電極２３を示す。具体的には、直径１００μｍの円柱状
に形成した放電電極２３と、その表面を被覆する樹脂、
ガラス等の絶縁層２１とによって直径２００μｍの部材
を構成する。

【００３０】この部材を、信号電極２２、絶縁層２１、
補助電極２７によって板状に形成した部材の一方の端部
に接触するようにして配置する。 〈実施の形態５〉図６は、実施の形態１において図２を
参照して説明した針状電極２２ａの集合としての信号電
極２２に電気回路（電装部）２９を実装した様子を示
す。電気回路２９は、信号電極２２とともに基板（不図
示）上に配置されているものであり、図７にその一例を
示す。す。画像信号発生器２５からの信号は一度、シフ
トレジスタ２９ｄに落とされ、この信号はクロックと同
期され、ラッチ回路２９ｃに入力されてラッチ信号によ
りドライバ２９ａに入力され信号電圧が信号電極２２に
印加される。

【００３１】なお、分割駆動を行なう場合は、図７に示
すＡＮＤ回路２９ｂなどを挿入して信号を分割して出力
することも可能である。

【００３２】以上の実施の形態において、信号電極２２
を構成する針状電極２２ａは、誘電体ドラム１０表面に
接触する部位、又は近接して対向する部位以外の部位を
絶縁体で等で保護してもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
放電電極と、相互に独立な多数の針状電極を有する信号
電極とを有する簡単な構成の潜像形成部手段によって誘
電体表面に直接的に電気的な潜像を形成することができ
るので、例えば、潜像を形成するのに帯電装置と露光装
置を必要とする電子写真方式の画像形成に比して、装置
構成を大幅に簡略化することができる。また、放電電極
に交流電圧を印加することにより画像形成後の誘電体表
面の残留電荷を除去して均一化することができるので、
残留電荷を除去するための特別な装置が不要となり、こ
のことによっても装置の簡略化を促進することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る潜像形成手段を装着した画像形成
装置の概略構成を示す図。

【図２】潜像形成部材の構成を示す一部破断斜視図。

【図３】４色フルカラーの画像形成装置の概略構成を示
す図。

【図４】実施の形態３の潜像形成部材の構成を示す図。

【図５】実施の形態４の潜像形成部材の構成を示す図。

【図６】潜像形成部材に電気回路を実装した様子を示す
図。

【図７】電気回路の内部の構成を示す図。

【符号の説明】

１０ 誘電体（誘電体ドラム） １１ アルミニウムシリンダ １２ 誘電部材 ２０ 潜像形成手段 ２０Ａ 潜像形成部材 ２１ 絶縁層 ２２ 信号電極 ２２ａ 針状電極 ２３ 放電電極 ２７ 補助電極 ２９ 電装部（電気回路） ３０ 現像手段 ４０ 転写手段 ５０ クリーニング手段 ６０ 定着手段 Ｐ 転写材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/385 G03G 21/06 G03G 15/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体表面に接触又は近接させて配置し
   た潜像形成部材に画像情報に基づいた電圧を印加すると
   ともに、前記誘電体表面と前記潜像形成部材とを相対移
   動させることで、前記誘電体表面に画像情報に対応した
   静電潜像を形成する潜像形成手段において、 前記潜像形成部材は、絶縁層を挟んで前記誘電体と反対
   側に配置された放電電極と、誘電体側に配置された信号
   電極との少なくとも２層の電極を有し、 前記放電電極は、交流電源によって放電を生じさせる交
   流電圧が印加され、 前記信号電極は、前記誘電体表面の相対移動方向に交差
   する方向に多数配置された相互に独立の針状電極を有す
   るとともに、これら針状電極に画像信号発生器によって
   個別に信号電圧が印加され、前記放電電極に交流電圧が印加された状態で前記信号電
   極に印加される信号電圧がオンオフされることにより前
   記誘電体表面に選択的に帯電を行う、 ことを特徴とする潜像形成手段。
2. 【請求項２】 前記放電電極と信号電極との間に、これ
   らの電極とは電気的に絶縁されて配置されるとともに、
   接地され又はバイアス電圧が印加された補助電極を有す
   る、 ことを特徴とする請求項１記載の潜像形成手段。
3. 【請求項３】 前記信号電極の針状電極は、前記誘電体
   表面に接触する部位又は近接して対向する部位を除いた
   部位の表面を絶縁体で保護する、 ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の潜像形成
   手段。
4. 【請求項４】 前記信号電極を基板上に配置するととも
   に、該基板上にドライバ、ラッチ、シフトレジスタのう
   ちの少なくとも１を有する電装部が実装されている、 ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか記
   載の潜像形成手段。