JPS60259463A - 画像形成装置 - 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】 イ、発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は画素形静電記録方式の画像形成装置に間する。

更に詳しくは、像担持体としての固体誘電体面に目的画
像の潜像を、電荷ドツト（ドツト状の電荷パターン）を
画素としその集合からなるデジタル電荷パターンとして
記録して画像形成を行う方式の画像形成装置に関する。

〔従来の技術〕

画素形静電記録方式の画像形成装置は、固体誘電体面に
画素としての電荷ドツトを打込む（記録する）記録ヘッ
ドとして、１列電極形・マトリックス状電極形ｅ針埋込
み形ブラウン管等のピン電極を用いるもの、イオン流に
よるデジタル帯電器を用いるものなど種々ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この種方式の画像形成装置については、高画質ディスプ
レイ等の出現により可及的に画像濃度階調（中間調）の
再現性のよい、高画質画像の得られるものが要求されて
いる。

画素形静電記録に於て画像濃度階調を表現する手段とし
ては固体誘電体面の単位面積内に打込む画素たる電荷ド
ツト数を制御するドツト密度変調方式が広く用いられて
いる。しかし、この方式は解像度を劣化させずに階調数
を多くしようとすると、記録ヘッドのビン電極など個々
の電荷ドツト打込み素子についてその相互配列を密にし
てドツト密度を高くする必要があり、そのために記録速
度の低下、高密度化したビン電極など電荷ドツト打込み
素子間の放電などという問題があった。

他の画像濃度階調表現手段としてはドツト面積（ドツト
径）変温方式が知られている。この方式は低いドツト密
度でも高い階調性を実現する可能性を有している。しか
し例えばビン電極を記録ヘッドとする方式の装置に於て
はドツト面積の変調制御が難しいという問題があった。

本発明は記録ヘッドとしてイオン流によるデジタル帯電
器を用いた画素形静電記録方式の画像形成装置について
、広い濃度範囲（画像濃度階調数）において連続的かつ
なめらかに変化する濃度階調を十分に表現することがで
きるようにした画・１　像形成装置を提供することを目
的とするものであ市 １　あ、。

口、発明の構成 〔問題点を解決するための手段〕 記録ヘッドとしてイオレ疏によるデジタル帯電器を用い
、像担持体としての回転誘電体面に目的画像の潜像を、
電荷ドツトを画素としその集合からなるデジタル電荷パ
ターンとして記録して画像形成を行う装置に於て、デジ
タル帯電器で固体誘電体面に記録する画素たる電荷ド−
／　トについて、ｍＸｎ　（ｍ、ｎは整数）のドツトマ
トリックス内に記録する電荷ドツトのドツト径及び個数
を入力画像濃度レベルに応じて変えるようにデジタル帯
電器を制御−するように構成した。ことを特徴とする画
像形成装置を一要旨とする。

〔作用・効果〕

即ちｍＸｎのドツトマトリックス内に記録する電荷ドツ
トのドツト径及び個数を種々変えることによりその両者
の各種組合せにより多くの画像濃度レベルを表現するこ
とが可能であり、従って前述のような問題を伴なわずに
広い範囲の画像濃度階調を連続的かつなめらかに十分に
表現して高品位の画像形成を行うことができる。

〔実施例〕

第１図は記録ヘッドとしてイオン流によるデジタル帯電
器を用いたドラム型転写方式の画素形静電記録画像形成
装置の一例の極〈概略構成を示したものである。

図に於てｌは矢示方向に所定の周速度で回転駆動される
固体誘電体ドラム（以下単にドラムと記す）である、該
ドラム１の表面はＡＣ除電器３により約Ｏｖにまで除電
される０次いでその除電ドラム面に対してデジタル帯電
器４によって目的画像の静電潜像が例えば負極性の電荷
ドツトを画素としてその集合からなるデジタル電荷パタ
ーンとして順次に形成記録されてい〈０次いでその静電
潜像は正極性を有する一成分絶縁性トナーを有する現像
器５により順次に現像される（特公昭５日−３２３７５
号公報）。

ここで、現像器５の現像スリーブ５１とドラムｌとの間
隔は約３００７Ｌｍであり、またスリーブ５１には不図
示の電源にてバイアス電圧が印加されている。そのバイ
アス電圧は例えば、交流会としては２〜３ＫＨｚ、１０
００〜１５００Ｖ　Ｐ　−Ｐ　（ビーク・ピーク値）、
直流分として一１０ｖ〜−５０Ｖが重畳されている。他
の現像方法として特開昭５６−ｔｔｅｏｅｏ号公報記載
のものも適用できる。この方法はドラムと現像スリーブ
間にグリッドを設け、グリッド・現像スリーブ間に交番
電荷を印加することにより生じたトナーのパウダークラ
ウドがドラム上の潜像による電界でドラムに吸着するも
のであるが、この場合にもトナーのパウダークラウドは
メツシュに達しない程度のものである。パウダークラウ
ドを形成させる方法としては、超音波によってもいい。

さらに、周知の二成分現像方法も適用できることは勿論
である。

次いで、ドラム１上のトナー画像（現像画像）は転写帯
電器１２により、不図示の給紙部から該帯電器１２とド
ラムｌとの間に給送された転写材１３上に順次に転写さ
れる。

転写後のドラム表面はプレードクリーナ２による転写残
りトナーの除去を受けてクリーニングされた後、ＡＣ除
電器３で除電され、繰返して像形成に使用される。一方
、トナー画像の転写を受けた転写材１３は定着器１４に
より像定着され、ハードコピーとして機外へ排出される
。

また、圧力ローラによって転写と同時に定着を行う場合
には、転写帯電器１２はドラムに圧接す″る圧力ローラ
に置き換わる。

次に、イオン流によるデジタル電荷パターン形成方法は
、特開昭５４−７８１３４号公報等で公知であるが、そ
の要領を下記に例示する。

第２図は記録ヘッドとしてのデジタル帯電器４の１つの
電荷ドツト打込み素子部分の拡大横断面図である。負極
性の電荷ドツトを固体誘電体１面に打込む場合について
具体例を説明すると、ドライブ電極３０に１ＫＶｐ−Ｐ
（７）電圧、　５００Ｋ　Ｈｚの高周波を印加すると、
アパーチャ３１の近傍にΦとＣ→のイオンが発生する。

このとき、コントロール電極３２に一５００Ｖ、スクリ
ーン電極３３にイ　−３５０ｖを印加すると、アパーチ
ャ３１部のｅイオｊ　ンがコントロール電極３２とスク
リーン電極３３の電界により、スクリーン電極３３の７
パーチヤ３３ａを通過して像担持体たる固体誘電体ｌ上
に放出され、これにより固体誘電体１面に画素としての
負極性の電荷ドツトが打込まれる。３４−１はドライブ
電極３０とコントロール電極３２間に介在させた第１の
誘電体層、３４−２はコントロール電極３２とスクリー
ン電極３３間に介在させた第２の誘電体層、１ａは像担
持体たる固体誘電体ｌの裏面側に配設した背面電極であ
る。

逆に正極性の電荷ドツトの打込みの場合はコントロール
電極３２に上記とは逆に＋５００ｖ、スクリーン電極３
３に＋３５０Ｖを印加すると、アパーチャ３１部の■イ
オンにってこれがコントロール電極３２とスクリーン電
極３３との電界により固体誘電体ｌ上に放出され、これ
により固体誘電体１面に画素としての正極性の電荷ドツ
トが打込まれる。

而して記録ヘッドたるデジタル帯電器４の長手方向ゝ沿
−１−ｃＷＲ−ｓｒｔｔ、４ａ＊ｃｉ電荷ド′１打込み
　ｊ素子部のコントロール電極３２に対する電圧印加　
ゝを、形成すべき目的画像の時系列画素信号に対応させ
て制御回路で選択的に主走査制御し、その主走査方向と
直角の方向にデジタル帯電器４と像担持体たる固体誘電
体１面とを相対的に副走査移動させることにより固体誘
電体面に目的画像の静電潜像が電荷ドツトを画素とする
デジタル電荷パターンとして順次に形成されるものであ
る。

デジタル帯電器４の個々の電荷ドツト打込み素子部に於
て、アパーチャ３１部のθイオン又はｅイオンのスクリ
ーン電極３３から像担持体たる固体誘電体１面への放出
はスクリーン電極３３とコントロール電極３２間の電界
によって生じるが、その電界強度を変化させることによ
ってその放出イオン量を変化させることができる。即ち
、上記の電界強度を大きくした場合には放出イオン量が
多く、その結果固体誘電体１面に打込まれる画素として
の電荷ドツトの径は大きなものとなる。逆に電界強度を
小さくした場合には放出イオン量が少なく、画素として
の打込み電荷ド−／　）径は小さいものとなる。

具体的に上記例の負極性電荷ドツト打込みの場合に於て
スクリーン電極３３に印加するバイアスを一定値の一３
５０ｖに固定し、コントロール電極３２に印加するバイ
アス電圧を一５００ｖ、−８００Ｖ、　−７００ｖ、−
ｇｏｏ　ｖと可変するにともない、それぞれのバイアス
電圧によって形成される電界に対応して固体誘電体１面
上にはドツト径５０ｇｍ、ｌ１１０ｇｍ。

１１００ＩＬ、　１４０ＪＬｍの電荷ドツトの打込みが
なされる。

ドライブ電極３０とコントロール電極３２間に印加する
交流印加電圧のピーク・ビーク値Ｖｐ−ｐや周波数ｆを
変化させる、コントロール電極３２に印加する電圧のパ
ルス巾を変えることによっても固体誘電体１面に打込む
画素としての電荷ドツトの径を大小制御することができ
る。

本発明は上記のような制御により入力画像濃度レベルに
応じてｍＸｎのドツトマトリックス内に記録する画素た
る電荷ドツトの径を大小制御させること、及びドツト個
数を変えることにより広い画像濃度階調を表現するもの
である。

従来、濃度階調を出せない例えばビン電極を記録記録ヘ
ッドとする画像形成装置によって１６階調を出すために
は、４×４マトリツクスが必要である。

したがって、ピン電極の解像度が８　ｄｏｔｓ／購■で
あっても、記録画素の密度は、２　ｄｏｔｓ／ｍ■まで
下ってしまう。即ち、記録ヘッドであるビン電極自体の
解像力が８　ｄｏｔｓ／ｍｍ　（１２５ＪＬ　ｍ　）で
あっても、本発明の濃度階調では１画素で１６階調を出
すために、４Ｘ４のマトリックスが原画の１画素に相当
するようにしである。この１画素の巾は、８　ｄｏｔｓ
／ｍ■が４コ集まったものであるから、　１２５ｇｍＸ
４＝５００ｐＬｍとなる。したがって、記録画素の密度
は２　ｄｏｔｓ／ａｍとなる。

これに対して本発明の場合には、例えば２×２マトリツ
クスと４段階の濃度レベル（４種のドツト径）を組合せ
ることによって１６階調が得られ、解像力は４　ｄｏｔ
ｓ／＋ｓ■と上記の２倍となる。

Ｊｌで ｉ、・　第３図は２×２のマトリックスと４段階の濃度
レベル（ドツト径が５０ｇｍ、８０ＩＬｍ、　１１００
ｐ、１４０ｐｍの４ｆＩのドツト）の組合せにより１６
階調１／ｌＥｉ〜１１１１／　１Ｂの濃度階調を表現さ
せた図である。

第４図はプリンタへラド４（デジタル帯電器）の略図で
ある。コントロールライン電極３２−１〜３２−３には
、誘電体層３４にエツチングされたドライブライン電極
３０−１〜３０−３の反対側の領域にフォトエツチング
された穴３１がある。図は簡略化のために、３Ｘ３のマ
トリックスで示しである。コントロールライン電極３２
とドライブライン電極３０は、薄膜の誘電体層３４によ
って分離されている。

ドライブライン電極３０−１〜３０−３は固体誘電体ｌ
の副走査移動にともない逐次、図のような整流子３５に
よってオンされ前記の高周波交流電圧が印加される。し
たがってマトリックス内のドツトは時間的に正しい位置
のコントロール電極３２−１〜３２−３に、ドツト径に
対応するコントロールパルス３６を印加４することによ
って固体誘電体ｌ上にプリントされる。スクリーン電極
３３には、一定電圧−３５０Ｖが印加された状態になっ
ているので、ｅイオンによるデジタル電荷パターンが固
体誘電体ｌ上に形成される。

第５図は、前記の画像処理信号制御の一実施例を説明す
るブロック図である。原画の各画素の濃度値は、量子化
されて濃度レベル信号５０に変換され、演算回路５１に
おいて、階調補正等の画像処理を受けてから一時的に、
１６ドライブライン分のみ（ここではドライブラインは
１６ラインとした）ストレッジ（ＲＡＭ）５２に記憶さ
れる。

ストレッジ５２に記憶された濃度レベル信号が順次読み
出され、テーブルメモリ５３に送られ、濃度レベルに応
じて、２Ｘ２のドツトマトリックスの各セルに打ち込む
ドツトの位置及び径を指定する。即ち、テーブルメモリ
５３には、ドツトマトリックスの各セルとドツト信号を
駆動するコントロール寛゛圧が記憶されている。このコ
ントロール電圧はＣＰＵ５５によって管理されている動
作コントロール回路５４によってタイミングをコントロ
ールされながら印字コントロール回路５６へ送動作コン
トロール回路５４では、図示されていないペーパセンサ
、像担持体たる誘電体ドラムｌの回転数、トナーセンサ
などにより、ストレッジ５２から印字コントロール回路
５６への画像信号の伝送のタイ〜ミングを制御する。こ
の画像信号はパラレルに、アナログ回路であるドライバ
回路５７へ入力され、デジタル帯電器４を駆動する。

第６図は、濃度レベルと再現された記録濃度との関係を
示すものであり、濃度階調がなめらかになり、−シかも
低濃度・高温度域での表現能力を向」−シていることが
分かる。ところで、前記実施例では、一種類のトナーに
関する画像形成について説明したが、２種類以上のトナ
ーに関するフルカラーおよび多色の画像形成も本発明は
可能である。

そこで、以下にフルカラー画像形成装置を例によって説
明する。

第７図は・フルカラー画像形成装置の一例である。固体
誘電体ドラムｌの表面は第１のＡＣ除電嬰１Ｌ＋七番１
鮪Ｏｖｒオー謄営七ハス　沖い讐埴１のデジタル帯電器
４によって、第１色（例えば青色とする）の濃度レベル
信号に対応するデジタル電荷パターンを付与される（工
工程）。このようにして得られた第１色の静電潜像はイ
エローの非磁性の負極性を有する一成分絶縁性トナーを
有する第１の現像器５により現像される（■工程）。

第１の現像器５の現像スリーブ５１と固体誘電体との間
隔は約３００＃Ｌｍであり、またスリーブ５１にはバイ
アス電圧が図示されていない電源にて印加されている。

このバイアス電圧は交流分としては２〜３　Ｋ　Ｈｚ　
、　１０００−１５００ｖｐ　−ｐ、直泣分としては＋
ＩＯＶ〜＋５０Ｖが重畳されている。他の方法として特
開昭５８−１１８０ＥｌＯ号公報記載のものも適用でき
る。

次に固体誘電体ドラム１表面に第２のＡＣ除電器６によ
りコロナ放電がなされる。このＡＣ除電器６のコロナ放
電ワイヤには７ＫＶのＡＣ電圧が印加されている。この
ＡＣ除電によりドラム１面、ｆ　のイエロートナーによ
る現像部と未現像部は共にフ はぼＯＶまで除電される（■工程）、′次いで第２のデ
ジタル帯電器７により固体誘電体ドラムｌの表面に、第
２色（緑色とする）の濃度レベル信号に対応するデジタ
ル電荷パターンの潜像が形成される（■工程）。次に、
この第２色に対応する潜像が第２の現像器８によりマゼ
ンタのトナーによって現像される（Ｖ工程）。このマゼ
ンタトナーは負極性を有する一成分非磁性絶縁トナーで
あり、バイアス条件等前記第１色時の現像と略同じで、
非接触現像方法を用いるため、第１色のトナー像をみだ
すことなく、第２色に対応する潜像は現像される。要は
、ドラム上のトナーと現像スリーブ上のトナーとの混色
が発生しないような、非接触現像の現像スリーブを与え
れば良い。従って、現像バイアスは先に述べたような交
番電界は加えず、直流成分のみでも良い。

次に、固体誘電体ドラム１表面に第３のＡＣ除電器９に
より、７ＫＶのコロナ放電がなされる。

このＡＣ除電器により、第１色、第２色に対応するドラ
ムｌの現像部、未現像部はすべて除電され　１〜 てほぼ９ｖとなる（■工程）。

次に固体誘電体ドラムｌの表面に、第３のデジタル帯電
器ｌＯにより第３色（赤色とする）の濃度レベル信号に
対応するデジタル電荷パターンの潜像が形成される（■
工程）。

次いで、この第３色の潜像は第３の現像器１１によりシ
アンのトナーによって、前記第１・２と同条件のもとで
現像される（■工程）。

第３色の現像が終了すると、固体誘電体ｌ上のイエロー
、マゼンタ及びシアンの３色トナー画像は、転写帯電器
１２により転写材１３上に同時に一括転写される。

転写後の固体誘電体ドラム表面の転写されなかったトナ
ーはブレードクリーナ２によりクリーニングされた後、
ＡＣ除電器３で除電される。一方、転写材１３上のトナ
ーは定着器１４により定着される。

なお、転“写は通常トナーの極性と逆極性の電荷を転写
紙の裏面にほどこすことにより達成される。しかしなが
ら、固体誘電体ｌ上のトナー像を形成するイエロー、マ
ゼンタ等のトナーは、すくなくとも１回以上デジタル帯
電器およびＡＣ除電器により、電荷を付与される。この
ため、転写工程に達する以前に、トナーの極性の反転が
生じる可能性がある。したがって、このトナー極性の反
転を正規の極性にもどす前処理を望ましくは設けた方が
よい。この前処理手段として本例においては、ポスト帯
電器１５により、イエロー、マゼンタ、シアン３重のト
ナー像に対して、トナーと同極性である負極性の帯電を
ほどこす。その後、転写帯電器１２によりトナーと逆極
性の正帯電を転写紙の裏面より付与する。

−に記の実施例は色重ねの場合であるが、色重ねを行わ
ないで現像器のトナーの色による画像を形成しても良い
。この場合は、現像器の数に応じた多色プリントが可能
となる。

その実施例を第８図に示す。

■工程　固体誘電体上に、第１の色に対応するデジタル
電荷パターンＰ、が形成される。

■工程　その電荷パターンは負の極性を有するトナー、
例えば黒色のトナーＢによって現像される、この場合の
現像バイアスの直流成分は＋ｌＯ〜＋５０とする。

■工程　Ｉ工程の電荷パターンＰ１の電位の２倍の電位
に、第２色の対応する電荷パターンＰ２を固体誘電体に
付与し、その電荷パターンを■工程において、負の極性
を有するトナー例えば、赤色のトナーＨによって現像す
る。この場合、現像バイアスの直流成分はＩ工程の電荷
パターンＰ、とほぼ等しい値に設定されているために、
第２の色の電荷パターンの現像像Ｂへの第２色のトナー
Ｒの混色は発生しない。

■工程　さらに工工程の電荷パターンＰ１の電位の３倍
の電位に、第３色に対応する電荷パターンＰ３を固体誘
電体に付与し、■工程で負極性を有する例えば青色のト
ナーＧによって現像を行う。

これによって赤・黒・青３色のカラーコピーが１　得ら
れる。

なお、この実施例においては、赤色のデジタル電荷付与
以後の、除電の必要はない、即ち、赤・黒・青３色の潜
像は、ドラム上でそれぞれ独立していて重なり合うこと
がないために、赤色のデジタル電荷付与以後、黒色のデ
ジタル電荷を付与するために、赤色のデジタル電荷を除
電する必要はない、同様に黒色のデジタル電荷の除電も
必要ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は記録ヘッドとしてデジタル帯電器を用いた画像
形成装置の一例の概略構成図、第２図はデジタル帯電器
の要部の拡大横断面図、第３図は１６階調の濃度階調を
表わしたドツトマトリックス図、第４図はプリンタヘッ
ドの平面略図、第５図は制御系のブロック図、第６図は
濃度レベルと記録濃度の相関グラフ、第７図はフルカラ
ー画像形成装置の概略構成図、第８図はＩ乃至同図■は
多色プリントの場合の各工程に於ける形成潜像と現像の
態様説明図。 ｌは固体誘電体、３はＡＣ除電器、４はデジタル帯電器
、５は現像器、１２は転写帯電器、１４は定着器。 第３図 ′３／１６　賄　胤 賄　１籟　１胤 １輸　１翰　１翰 犠 稀 １′２／１６ １鴨

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録ヘッドとしてイオン流によるデジタル帯電器
   を用い、像担持体としての固体誘電体面に目的画像の潜
   像を、電荷ドツトを画素としその集合からなるデジタル
   電荷パターンとして記録して画像形成を行う装置に於て
   、 デジタル帯電器で固体誘電体面に記録する画素たる電荷
   ドツトについて、ｍＸｎのドー、トマトリ・ソクス内に
   記録する電荷ド゛ットのドツト径及び個数を入力画像濃
   度レベルに応じて変えるようにデジタル帯電器を制御す
   るように構成した、ことを特徴とする画像形成装置。