JPS59214053A - 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、記録媒体に画像を記録する画像記録装置に関
するものである。

２　　ｌニー’り 従来例の構成とその問題点 最近、発明者は粉体状トナーの飛翔を電気的に制御する
ことにより、在来のインクジェット記録装置と同様に普
通紙等に画像を直接記録することができ、しかもインク
ジェット記録装置よりも装置構造を単純化し得る新しい
画像記録装置を発明した。

第１図は、その画像記録装置の原理的構成を示す側面図
である。この図において、１はトナー担体電極、２はト
ナー担体電極１の表面に供給された粉体状の高抵抗のト
ナーであり、帯電されている（ここでは、正に帯電され
ているものとする）。

３は背面電極である。４は普通紙等の記録媒体であり、
好ましくは背面電極４の表面に接触させられる。６は一
対の制御電極、６はトナー通過間隙である。

画像記録原理は、トナー通過間隙６を介してトナー担体
電極１から背面電極３へ向うトナー２の飛翔を、１対の
制御電極６の電位を変化させることにより制御し、また
トナー２の帯電極性と反対３　べ−２，す 極性の電圧（ここでは負電圧）を背面電極３に印加する
ことにより、トナー通過間隙６を通って飛翔して来たト
ナー２を記録媒体４の表面に保持させるものである。

実際的には、例えば第１図に示すように、電源７によっ
てトナー担体電極１に正電圧を印加し、電源８によって
背面電極３に負電圧を印加し、この状態において制御回
路９によシ制御電極６の電位を制御することにより、ト
ナー２をトナー通過間隙６を通じて背面電極３側へ飛翔
させたり、またはそれを禁止したシして、所望の画像を
記録することができる。この場合のトナーの挙動につい
て、第２図を参照しながら詳しく説明する。

第２図は、画像記録過程を説明するための側面図であり
、第２図ａは初期状態、第２図すは記録途中の状態、第
２図Ｃは記録終了状態をそれぞれ示している。

トナー担体電極１は電源７により常に正電圧が印加され
ているため、トナー２はトナー担体電極１によりクーロ
ン　カを受ける。しかし初期状態においては、制御回路
９によって制御電極已に正電圧が印加されているだめ、
トナー２は制御電極６からもクーロン斥力を受け、第２
図ａに示すようにトナー２はトナー担体電極１の表面に
静止している。

制御回路９によって制御電極６に負電圧が印加されると
、トナー２はトナー担体電極１とのクーロン斥力および
制御電極６とのクーロン引力により制御電４ｉｉ５に向
って一斉に飛翔し、トナー２の一部は第２図すに示すよ
うにトナー通過間隙６を通過し、背面電極３に向って飛
翔し、記録媒体４の表面に到達する。背面電極３には電
源８によって常に負電圧が印加されているので、記録媒
体４に到達したトナー２はクーロン引力によって記録媒
体４の表面に保持される。

次に、制御回路９によって制御電極６に再び正電圧が印
加されると、制御電＃、６の近傍に存在しているトナー
２はクーロン斥力を受けて一斉にトナー担体電極１側へ
移動し、第２図Ｃに示すようにトナー担体電極１の表面
に戻る。記録媒体４に６　　ペー：Ｆ 付着したトナー２は、背面電極３からクーロン引力を受
け、記録媒体４土に保持される。

なお、背面電極３に負電圧を印加する主目的は前述のよ
うに記録媒体４０表面にトナーを保持することであり、
制御電極６と背面電極３との間にトナー２に対する加速
電界を発生させることを必ずしも意図しているわけでは
ない。即ち、第２図すの状態においてトナー通過間隙６
を通過したトナー２の運動エネルギーが十分に大きく、
トナー２が慣性によって制御電極６によるクーロン引力
を振り切って記録媒体４まで飛翔することができる場合
、記録媒対４に一旦到達したトナー２を制御電極６側へ
戻らせないで、記録媒体４０表面に保持できる程度の値
の負電圧を背面電極３に印加すればよい。しだがって、
制御電極６と背面電極３との距離等によっては、背面電
極３は制御電極６と同電位、あるいは制御電極６より高
電位にすることも可能である。ただし、一般的には、背
面電極３を制御電極５より低電位にする方が記録動作は
安定する。まだ、トナー担体電極１に交番室６　、・−
二ノ 圧を印加することにより、トナー２をトナー担体電極１
と制御電極６の間で往復振動させることも可能である。

さて、上述の原理的構成において、制御電極６を１次元
的または２次元的に多数配列し、全制御電極または複数
の制御電極を画情報にしだがって一斉に駆動するように
すれば、高速記録の可能な平面走査型の画像記録装置を
実現できると考えられる。そこで、発明者はそのような
画像記録装置を試作した記録を試みたところ、期待する
ような良画質の画像を得られないケースがあることが判
明した。そのようなケースについて詳細に検討した結果
、連続した画素を記録しようとした場合に画素の一部が
欠落したり、記録位置がずれたりする現象が起こり、そ
のために記録画像の解像度が悪化することをつきとめた
。これについて第３図ないし第６図により説明する。

第３図、第４図および第６図は孤立した１画素連続した
２画素、および連続した３画素を記録した場合に実際に
得られる記録パターンをそれぞれ７　ベー：り 示す構成図である。各図においてトナー通過間隙６を介
して対向する制御電極６のペアが１つの画素に対応して
おり、またの印は正電圧の印加、θ印は負電圧の印加を
それぞれ示している。Ａ、Ｂ。

Ｃはそれぞれの場合に得られる記録パターンである。

図から明らかなように、孤立した１画素は正常に記録さ
れるが、連続した２画素以上を記録しようとすると、１
画素分だけ欠落してしまい、しかも記録位置が画素ピッ
チの半分はどシフトしてし捷う。

発明者は、制御電極を１画素分ずつ順に駆動すれば上述
の現象は起こらず、良画質の画像を記録できることを確
認している。しかし、全制御電極を１回ずつ駆動するた
めに要する時間が大幅に増加し、記録速度の低下を招く
という別の問題がある。

発明の目的 本発明は上記問題点を解消するもので、解像度の良好な
画像を高速で記録できる上記原理に基づく画像記録装置
を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は、トナーの飛翔を制御するだめの制御電極を画
情報にしたがって駆動する手段を、飛び飛びの画素に対
応する複数個の制御電極を同時に駆動するように構成す
ることにより、上記目的を達成せんとするものである。

実施例 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第６図は本発明の一実施例による画像記録装置の概略側
面図であり、第７図は同装置の制御電極とその駆動手段
の詳細を示す斜視図である。なお第１図と同等部分には
同一符号を付し、その説明を省略する。

第６図および第７図において、１０ａ、１０ｂはトナー
通過間隙６を介して対向する絶縁板である。この絶縁板
１０ａ、１０ｂの上面に（下面でもよい）、１走査線当
りの画素数と同数の制御電極６のペアが配列される。制
御電極６の各ペアは９　ページ １つの画素に対応付けられており、ペアをなす制御電極
相互は電気的に接続されている。制御電極６を画情報に
したがって駆動する手段として、制御電極６の対応する
ペアとそれぞれ接続された複数の駆動回路１１と、各制
御回路１１に駆動タイミング信号を与えるタイミング回
路１２とが設けられている。奇数番目の制御電極５のペ
アに対応する駆動回路１１は、１本の信号線１３ａを通
じ一括してタイミング回路１２に接続される。同様に、
残りの駆動回路１１は別の信号線’１３ｂを通じ一括し
てタイミング回路１２に接続される。なお、各駆動回路
１１には対応画素の画情報が入力されるが、その経路は
図中省略されている。

次に動作を説明する。

各駆動回路１１は、信号線１３ａまたは１３ｂを通じて
駆動タイミング信号を与えられない限り対応する制御電
極６のペアに正電圧を印加する（非駆動状態）。したが
って、トナー２は飛翔しない。

１走査線分の画情報が各駆動回路１１にセット１０　　
ページ されると、タイミング回路１２は信号線１３ａを通じて
奇数番目の駆動回路１１に一斉に駆動タイミング信号を
供給する。この駆動タイミング信号を供給された駆動回
路１１のうち、°黒”の画情報を入力されている駆動回
路のみ対応の制御電極６のペアに負電圧を印加し、トナ
ー２を飛翔させて対応画素を記録させる。奇数番目の駆
動回路１１のうち、１白”の画情報が入力された駆動回
路は対応の制御電極６のペアに正電圧を印加したままで
あり、対応の画素は記録されない。次にタイミング回路
１２は、他方の信号線１３ｂを通じて偶数番目の駆動回
路１１に駆動タイミング信号を一斉に供給する。これら
の制御回路のうち、°黒”画情報を入力されているもの
だけが対応の制御電極６のペアに負電圧を印加し、対応
画素を記録させる。これで、１走査線分の記録を終了す
る。

このように、奇数番目の制御電極ベアと、偶数番目の制
御電極ペアとに分けて異なったタイミングで駆動するの
で、隣接する制御電極ペアが同時に駆動されることはな
く、シたがって第４図また１１　　　ｘニー９２ は第６図に示したような画素の欠落やシフト等の現象は
起こらず、高解像度の良質画像を記録できる。また、制
御電極ペアを順々に駆動する場合に比較し、記録速度は
飛躍的に向上する。

第８図は本発明の他の実施例による画像記録装置の概略
側面図、第９図はこの装置の制御電極部分の構成等を示
す概略斜視図である。なお、第６図および第７図と同一
部分には同符号を付しである。

この実施例においては、第９図に示されるように、制御
電極６は連続する４ペア毎にブロックに分けられる。各
ブロック内の１番目の制御電極５ａ、６ｅ、６ｉ、・・
・・・・のペアは信号線軸で並列接続され、２番目の制
御電極５ｂ、６ｆ、５ｊ・・・・・・のペアは信号線ρ
ａで並列接続され同様に、３番目と４番目の制御電極ペ
アもそれぞれ信号線ｐｂとｎｃで並列接続される。そし
て、信号線ｎ　ａ　−ｎ　ｄはそれぞれ対応する駆動回
路１１に接続される。各ブロックの奇数番目の制御電極
ペアに対応する２つの駆動回路１１にはタイミング回路
１２からの信号線１３ａが、他の２つの駆動回路１１に
はタイミング回路１２からの信号線１３ｂがそれぞれ接
続される。

絶縁板１０ａ、１０ｂの上面には、制御電極６のブロッ
クに対応付けられたブロック電極１６（１５ａ　、　１
　ｅｓｂ　、　１５ｃ　、・−−−）が対応ブ０ツク領
域をカバーする位置に配置されている。トナー通過間隙
６を介して対向するブロック電極１６の各ペアは電気的
に接続されているが、その配線は図中省略されている。

各ブロック電極１６のペアはブロック選択回路１６に接
続される。このブロック選択回路１６は、タイミング回
ＦＮｒｖ２より信号線１３Ｇを通じて与えられるブロッ
ク切替タイミングにしたがって、ブロック電極１５を１
ペアずつ順次選択的に駆動する。

なお、制御電極６を上面側に、ブロック電極１６を下面
側に設けてもよい。

第１０図は本実施例の動作を説明するための概略断面図
であり、第８図のｘ−Ｘ線断面図に相当する。以下、こ
の図を参照して動作を説明する。

１３　、、−、。

初期状態においては、駆動回路１１はすべての制御電極
６のペアに正電圧を印加しており、トナー２は全制御電
極６によシフ−ロン斥力を受けるため、第１０図ａに示
すようにトナー担体電極１上に静止している。この状態
では、すべてのブロック電極１６のペアに対し、ブロッ
ク選択回路１６から正電圧が印加される。

第１ブロツクに対する４画素分の画情報が駆動回路１１
のそれぞれにセットされると、タイミング回路１２は信
号線１３Ｃにブロック切替タイミング信号を１発送出す
る。これによシ、ブロック選択回路１６は第１ブロツク
に対応のブロック電極１６のペアにのみ買電Ｅ（または
０ボルト）を印加する。この状態で、タイミング回路１
２は信号線１３ａに駆動タイミング信号を１発送出し、
ついで（信号線１３ｂに駆動タイミング信号を１発送出
することによシ、第１ブロツクの記録を行わせる。

このようにして第１ブロツクの記録を終了し、第２ブロ
ツクの画情報がセットされると、タイミ１４ベー：ク ング回路１２は信号線１３Ｃにブロック切替タイミング
信号を１発送出することにより、タイミング選択回路１
６に第２ブロツク対応のブロック電極１５のペアに負電
圧を印加させる（他のブロック電極は正電圧を印加され
る）。この状態でタイミング回路１２は、まず信号線１
３ａに駆動タイミング信号を１発送し、ついで信号線１
３ｂに駆動タイミングを１発送出することにより、第２
ブロツクの記録を行わせる。

同様の動作が最終ブロックまで繰シ返され、１走査線分
の記録が行われる。

駆動回路１１の動作は前記実施例と同様であり、駆動タ
イミング信号を入力された時に、°黒”画情報をセット
されているものだけが負電圧を出力する。

今、ブロック電極１ｅｉｃのペアに買電ＢＥ（またはＯ
ボルト）が印加されている期間に、まず各ブロックの１
番目と３番目の制御電極６のペアに負電圧が印加された
とする。ブロック電極１５ａに対応するブロック（選択
されたブロック）内の１１５　ページ 番目と３番目の制御電極６１と６にのペアの直下にある
トナー２は、同制御電極によるクーロン引力およびトナ
ー担体電極１によるクーロン斥力を受けるため、第１０
図すに示すようにトナー通過間隙６を通過して背面電極
３へ向って飛翔し、記録媒体４０表面に付着し保持され
る。即ち、制御電極ｅｓｔ　、５にの各ペアに対応する
画素が記録される。他のブロックの１番目と３番目の制
御電極ベアにも同時に負電圧が印加されるので、それら
の直下にあるトナー２もトナー通過間隙６へ向って移動
する。しかし、それらのブロックに対応するブロック電
極１６ａ、ｔ５ｂ、１６ｄ・・・・・・には正電圧が引
加されているため、トナー２はクーロン斥力を受けてト
ナー通過間隙６を通過できず、記録は行われない。

次に各ブロックの２番目の制御電極５ｂ、６ｆ。

６ｊ・・・・・・のバアに負電圧が印加されると、第１
゜図Ｃに示すように、選択ブロックの制御電極６ｆのペ
アに対応する画素が記録される。

以上の説明から明らかなように、本実施例においても、
隣り合う制御電極ペアが同時に駆動されることはないか
ら、第４図および第５図に示したよう々現象は起こらず
、良画質の記録画像を得られる。また１ブロック当りの
制御電極ペア数を多くすれば、記録速度も十分に高速化
できる。さらに本実施例によれば、制御電極用駆動回路
の個数を大幅に減らすことができる。

なお以上の説明では、全ブロックを１巡するように１回
だけブロック選択を行い、各ブロックの選択時に奇数番
目と偶数番目の制御電極ベアを交互に駆動すると述べた
。しかし、全ブロックを２巡するようにブロック選択を
２回行い、１回目のブロック選択時に奇数番目（または
偶数番目）の制御電極ベアだけを駆動し、２回目のブロ
ック選択時に偶数番目（または奇数番目）の制御電極ベ
アだけを駆動するようにしてもよい。

また、上記実施例では、制御電極６とブロック電極１６
のいずれもペアをなすように配列されていたが、第１１
図に示すように、一方の絶縁板１０ａ側に制御電極６を
１列に配列し、他方の絶１７、、−。

縁板１ｏｂ側にブロック電極１６を１列に配列してもよ
い。

ここでさらに付言すれば、上記各実施例において、各電
極に印加する電圧の極性を反対にすればトナーを負に帯
電できる。また、上記各実姉例は制御電極を１次元的に
配列したが、２次元的に配列すれば、複数走査線を同時
に記録可能な画像記録装置を実現できることは明らかで
ある。さらにトナーは必ずしも高抵抗のものに限られる
ことはなく、記録媒体が絶縁性の良いものの場合は、ト
ナーの比抵抗はそれほど高くなくてもよい。これは、ト
ナーの比抵抗が低くても、そのような記録媒体に付着し
たトナーは表時間に亘って電荷を保有し、記録媒鉢土に
クーロン引力によって保持されるからである。また、上
述のように、トナー担体電極に交番電圧を印加してもよ
い。さらに、トナー通過間隙を個々の制御電極毎に独立
させて形成してもよい。さらにまた、飛び飛びの画素に
対応する複数の制御電極を同時に駆動する限シ、制御電
極の駆動順序は種々変更し得る。

１８７、−ジ 発明の効果 上述のように本発明によれば、制御電極の駆動手段によ
り飛び飛びの画素に対応する複数の制御電極が同時に駆
動されるから、解像度の高い良質画像を高速で記録でき
るという効果を得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の前提と々る画像記録装置の原理的構成
を示す概略側面図、第２図は第１図に示された画像記録
装置における画像記録過程を説明するだめの概略側面図
、第３図ないし第６図は平面走査による画像記録を行う
場合の問題点を説明するだめの要部の模式図、第６図は
本発明の一実施例による画像記録装置の概略側面図、第
７図はその制御電極の配列および配線を示す概略斜視図
第８図は本発明の他の実施例の概略側面図、第９図は第
８図に示された画像記録装置における制御電極とブロッ
ク電極の配列等を示す概略斜視図、第１０図は動作説明
用の第８図のｘ−Ｘ線における概略断面図、第１１図は
制御電極およびブロック電極の変形例を示す概略斜視図
　である。 １９　ページ ト・・・・・トナー担体電極、２・・・・・・トナー、
３・・・・・・背面電極、４・・・・・・記録媒体、５
（５ａ、５ｂ・・・・・・）・・・・・・制御電極、６
・・・・・・トナー通過間隙、７．８・・・・・・電源
、１０ａ、１０ｂ・・・・・・絶縁板、１１・・・・・
・駆動回路、１２・・・・・・タイミング回路、１５（
１５ａ。 １５ｂ・・・・・・）・・・・・・ブロック電極、１６
・・・・・・ブロック選択回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第３図 第５図 第６図 第７図 第１０図 （ａ−） （−８） 、マ 第１１図 ０ｆ３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 帯電した粉体状のトナーを表面に供給されるトナー担体
   電極と、トナー通過間隙を介して前記トナー担体電極と
   対向した背面電極と、前記トナー通過間隙の近傍に配列
   され、前記トナー通過間隙を通じて前記トナー担体電極
   から前記背面電極の近傍に供給される記録媒体への前記
   トナーの飛翔を制御するための画素対応の複数の制御電
   極と、前記トナー担体電極に特定の電圧を印加する手段
   と前記背面電極に特定の電圧を印加する手段と、飛び飛
   びの画素に対応する複数の前記制御電極を画情報にした
   がって同時に駆動する手段とを具備する画像記録装置。