(57)【要約】【課題】低消費電力、高速、高解像度、小型、低価格を実現するための静電記録方式の像担持体およびこれを用いた記録装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の像担持体および記録装置は、少なくとも、支持体と、支持体上に形成された画像信号に対応した静電潜像を形成することのできる画像形成電極とからなるトナー担持体であって、前記画像形成電極は、画像信号に対応した電圧を印加することにより、画像信号に対応したトナー像を形成し、前記トナー像を担持できることを特徴とする。【選択図】  図１
2004219635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、支持体と、支持体上に形成された画像信号に対応した静電潜像を形成することのできる画像形成電極とからなるトナー担持体であって、前記画像形成電極は、画像信号に対応した電圧を印加することにより、画像信号に対応したトナー像を形成し、前記トナー像を担持できることを特徴とする像担持体。
【請求項２】
少なくとも、支持体と、支持体上に形成された画像信号に対応した静電潜像を形成することのできる画像形成電極と、誘電体から形成されるトナー画像保持体とからなるトナー担持体であって、前記画像形成電極は、画像信号に対応した電圧を印加することにより、トナー画像保持体表面に画像信号に対応したトナー像を形成し、前記トナー像を担持できることを特徴とする像担持体。
【請求項３】
前記画像形成電極は、複数の個々電気的に独立した電極を配列してなり、画像信号に対応した電圧を印加できることを特徴とする請求項１〜２いずれか１記載の像担持体。
【請求項４】
前記画像形成電極は、画像信号の書き込み後も画像信号を保持できる電気回路を介して画像信号に対応した電圧を印可することを特徴とする請求項１〜３いずれか１記載の像担持体。
【請求項５】
前記電気回路は、少なくともＴＦＴからなるスイッチング回路からなることを特徴とする請求項１〜４いずれか１記載の像担持体。
【請求項６】
前記像担持体は、可撓性基板上に形成された画像形成電極を、前記支持体上に固定してなることを特徴とする前記１〜５いずれか１記載の像担持体。
【請求項７】
前記像担持体は、前記画像形成電極に転写電圧を印加することで、トナーを転写することを特徴とする請求項１〜６いずれか１記載の像担持体。
【請求項８】
前記像担持体表面の回転速度は、トナーを転写する被記録体の速度よりも速いことを特徴とする請求項１〜７いずれか１記載の像担持体。
【請求項９】
少なくとも、静電気力によりトナーを担持することのできる像担持体と、前記像担持体からトナーを転写する転写体と、転写されたトナーを定着する定着器とからなる記録装置であって、前記像担持体は請求項１〜８いずれか１記載の像担持体からなることを特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナーを用いた複写機、プリンタ等の静電記録方式の記録装置に係り、特にトナー像の形成・保持および転写する像担持体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術では、像担持体に表面電圧分布からなる静電潜像を形成し、これにトナーを付着させることでトナー像として現像し、このトナー像を像担持体から被記録体に転写し、記録紙上に定着させて印刷物を得る印刷方式として、静電記録方式による記録装置がある。
【０００３】
静電記録方式とは、像担持体上に静電電圧からなる潜像を形成し、この静電潜像を着色微粒子のトナーを用いて可視像としてのトナー像として現像し、このトナー像を被記録体に転写することにより印刷物を得る印刷方式の総称である。この静電記録方式の記録装置としては、イオン流によって静電潜像を形成するいわゆるイオノグラフィ方式、あるいは、露光素子から放出された信号光によって静電潜像を形成するいわゆる電子写真方式、あるいは、絶縁性の像担持体の表面に針状の電極アレイを接触させて静電潜像を形成する狭義の静電記録方式による記録装置がある。
【０００４】
例えば、イオノグラフィ方式の場合、誘電体ドラムなどを用いた絶縁性像担持体の周囲に、潜像形成装置、現像器、転写器、クリーナ、イレーサ等が配置され、像担持体が回転することにより像担持体表面がこれらの装置を通過し、各印刷工程を施される構成となっている。潜像形成装置は、像担持体に静電潜像を形成するものであり、空気中のコロナ放電によりイオンを発生させ、このイオンを画像信号に対応して像担持体表面に付着させ、静電潜像を形成する。像担持体に形成された潜像は、現像器においてトナーを付着させ現像されトナー像を形成する。現像されたトナー像は、転写器において被記録体上に転写される。
【０００５】
さらに、像担持体上の残留トナーはクリーナにおいて掻き落とされ清浄化され、清浄化された像担持体はイレーサにおいて除電され、再び、潜像形成装置、現像器、転写器、クリーナを通過し、被記録体への印刷が行われる。
【０００６】
イオノグラフィ方式は、複雑な機能を必要としない絶縁性の像担持体を使用することができるため、後述する光導電層からなる感光体を像担持体として用いるレーザプリンタなどの電子写真記録方式と比較すると、像担持体の選択の自由度が大きい。このため容易に像担持体の長寿命化が実現でき、光導電層の様な特殊な材料も使用しないので像担持体を安価に形成することが可能である。また像担持体表面に光が当たっても構わないため、遮光のための部材なども必要ないといった特徴があり、最近、このイオノグラフィ方式による静電潜像を記録する方式の印刷装置も製品化され始めている。
【０００７】
しかしながら、イオノグラフィ方式では、イオンを発生させ、照射する工程により静電潜像を形成するため、低消費電力の潜像形成を実現するには、効率良くイオンを発生させ、このイオンを効率良く像担持体表面の特定の位置に照射し、像担持体表面に安定な潜像を形成する必要がある。また、イオンを像担持体表面に照射する場合、空気中をイオンが伝播するときに、イオンを照射したい特定の画素だけでなく、周囲の画素を一緒に帯電するため、その結果、画像信号に対応した安定した潜像が得られず、画質が低下するといった課題もある。
【０００８】
針状電極を用いる静電記録装置の場合、絶縁性の像担持体の周囲に、潜像形成装置、現像器、転写器、クリーナ、イレーサ等が配置された構造となっている。高電圧を印加することのできる針状の電極アレイを潜像形成装置として用い、絶縁性の像担持体の表面に針状の電極アレイを接触させて静電潜像を形成する。その後、現像器、転写器、クリーナを通過することにより、被記録体への記録が行われる。
【０００９】
この狭義の静電記録装置においては、電子写真方式のレーザービームの発生および走査や、イオノグラフィ方式のイオン発生・制御といった複雑な工程を必要としない簡単な構成により静電記録方式の記録装置を実現できるといった特徴がある。
【００１０】
しかしながら、狭義の静電記録装置においては、静電潜像を形成するために針状電極アレイに高電圧を印加し放電を行うため、針状電極の形成が困難であったり、針状電極が放電で磨耗してしまう、静電潜像を形成するために個々の電極に高電圧をスイッチング制御しなければならない。また、画素の大きさや静電電圧を安定に保ち、安定な画像を得るため、あるいは、像担持体表面と針状電極の接触による傷の発生などを抑制するためには、針状電極と像担持体との間を、一定の距離および一定の力で接触させなければならないといった課題もある。
【００１１】
これに対し、電子写真方式は、レーザビームやＬＥＤといった露光装置を用い、帯電器により一様に帯電された像担持体表面に静電潜像を形成する。電子写真方式の場合、像担持体は光導電層を用いた感光体を用いており、帯電器を用いて像坦持体上に均一な電圧分布を形成し、これに露光素子および光学系からなる潜像形成装置にて静電潜像を形成する。その後現像器においてトナーを用いてトナー像を形成し、このトナー像は転写器で被記録体に転写され、クリーナで残留トナーを清浄化し、イレーサにて除電され、再び、帯電器、潜像形成装置、現像器、転写器、クリーナを通過し、被記録体への記録が行われる。電子写真方式による静電潜像を記録する方式は、レーザビームを用いた構成で容易に潜像を形成することができるため、現在、静電潜像による記録装置の主流として実用化されている。
【００１２】
ここで、従来の一般的な電子写真方式による記録装置の構成について図５を用いて説明する。
【００１３】
図５は従来の電子写真方式による記録装置の概略断面図である。
【００１４】
図５において、１は像担持体、２は支持体、４は光導電層、５は帯電器、６は露光素子、７は現像器、８は転写器、９は定着器、１０はクリーナ、１１はイレーサ、１２は被記録体である。
【００１５】
図５に示すように、電子写真方式の記録装置においては、像担持体１の周囲に、帯電器５、露光素子６、現像器７、転写器８が配置された構造である。
【００１６】
像担持体１は少なくとも支持体２と、光を照射することで導伝性の変化する光導伝層４とからなり、光を照射することで感光体表面の導伝性を制御し、画像情報に対応した静電潜像を形成することができる。
【００１７】
不均一な表面電圧分布をしている像担持体１は、接触あるいは非接触帯電方式等による帯電器５により所定の電圧に帯電させることで、像担持体１表面に所定の電圧に一様に帯電した帯電面を形成する。帯電方法としては、像担持体１表面に非接触でコロナ放電させ帯電させる方式と、像担持体１表面に電圧を印加した帯電ローラやファーブラシローラ、磁気ブラシローラあるいは帯電ブレードといった帯電部を接触させる方式とがあり、近年ではオゾンの発生を抑制できる、あるいは、帯電部における消費電力が小さい等の理由により接触帯電方式が実用化されており、いずれの帯電方法を用いてもよい。また、像担持体１に付加される電圧は直流電圧でもよいが、正弦波、矩形波、三角波等の交番電圧を印加することもでき、任意の周期的なＯＮ・ＯＦＦ信号からなる電圧でもよい。
【００１８】
この像担持体１表面の帯電面に対し、前記露光素子６を用いて画像情報に基づいた光を照射することで、この帯電面上に画像情報に対応した表面電圧からなる静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器７において静電気力により絶縁性トナーを付着され、画像情報に対応した像担持体１表面のトナー像として現像される。現像方法には、接触現像法や非接触現像法、１成分現像法や２成分現像法、あるいは、反転現像法や正規現像法などの現像方法があり、いずれの現像方法を用いてもよい。現像器７における印加電圧は、前記帯電器５の電圧と同様であり、任意の直流あるいは交番電圧を適宜選択して用いることができる。静電記録方式における現像は着色微粒子のトナーを用いた乾式のものが一般的であるが、湿式のものもある。湿式の現像方法としては、現像器７において液体の現像液を用いることにより現像される。
【００１９】
更にこの像担持体１表面のトナー像は、転写器８において、所定の押圧力と転写電圧とにより紙面あるいはベルトやドラムからなる中間転写体といった被記録体１２上のトナー像として転写される。転写方式としては、ローラ転写・ブレード転写・コロナ放電転写などの転写方式があり、適宜選択して用いることができる。
【００２０】
最終的にトナー像をうけた被記録体１２は像担持体１表面から分離され、最終的に熱定着等の定着器９により印刷対象物の表面に定着され印刷物として排出される。また、トナー像転写後の像担持体１は、適宜クリーナ１０等により残留しているトナーを除去され表面を清浄化される。クリーニング方式はステンレスやウレタン性のブレードによる掻き落としによるクリーニングなどが多く用いられる。そして、像担持体１のクリーニング済みの領域は、イレーサ１１において除電され、再び、帯電器５、露光素子６、現像器７、転写器８、クリーナ１０、イレーサ１１と循環して通過してゆき、被記録体１２に対する記録を進めてゆくことになる。電子写真方式の場合、イレーサ１１としては光を当てて除電する光除電器が多く用いられるが、静電方式による除電方法であってもよく、あるいは、イレーサ１１を配置せず、帯電器５により一様に再帯電させることもできる。
【００２１】
また、レーザビーム等の露光素子６による潜像形成装置の代わりに、レンズにより像担持体１上に被写体像を結像して潜像を形成するようにすれば、光学式の複写機の構成となる。
【００２２】
モノクロプリンタの場合、トナーとしてブラックトナーを用い、前記記録装置および定着器、給排紙手段等によりモノクロプリンタとして実現される。
【００２３】
フルカラープリンタの場合、異なる４つのトナー付着手段を用い、それぞれブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー、イエロートナーを、それぞれの画像信号に対応した静電潜像をそれぞれのトナー像として現像し、転写することで所定のフルカラー印刷物として印刷物上に転写される。あるいは、それぞれの画像情報に対応した潜像に対し、複数の画像情報をまとめてひとつのトナー像として現像し、転写することでフルカラー印刷物を実現できる。あるいは、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローに対応して複数の記録装置を配置し、それぞれのトナー像を転写することでフルカラー印刷物を実現する。また、これらの任意のプロセスをひとつの着脱可能なプロセスカートリッジとしてまとめることもできる。
【００２４】
このような構成の記録装置においては、まず感光体上にイエロー成分の画像情報に従い潜像が形成され、転写が行われる。このとき、同時にマゼンタ成分の潜像が形成され、イエロー成分の転写に引き続きマゼンタ成分の転写が行われる。以下同様にして、シアン成分、ブラック成分の順にトナー像の重ね合わせが行われ、フルカラー印刷物が形成される。以上の構成とすることで、高速な印刷を実現することができる。
【００２５】
像担持体１上に静電潜像を書き込むための露光方式としては、光源に半導体レーザを用いたレーザービーム方式、無機ＬＥＤを線状に複数配列したＬＥＤアレイを用いたＬＥＤアレイ方式などが中心となっている。
【００２６】
現在、トナーを被記録体１２に定着させる静電記録方式を用いた印刷では、画像信号に対応した光を利用した電子写真方式による記録装置の開発が盛んに行われている。しかしながら、電子写真方式による印刷は、露光素子６において電気信号を光信号へと変換しており、信号変換時における投入電力よりも小さな光出力しか得られないエネルギー変換効率の問題がある。また、光の照射時において、放射された光の光学系に対する入射効率や出射効率といった伝達効率の問題がある。さらに、露光素子６から放出された光は、像担持体１へ到達するまでに、空気中を進行方向に対して広がりながら伝搬するため、露光素子６から放出された光の一部しか像担持体１上の潜像形成に利用されず、その他の光は迷光となり画質を低下させる原因となる。更に、像担持体１表面における光の反射、あるいは、光導電層４の光吸収効率、光導電層４体の吸収感度と露光素子６の発光スペクトルのマッチングなどにより、露光素子６から放射された光の利用効率は非常に小さいものとなっている。また、静電潜像形成に有効利用されなかった光は、迷光となり、所定の位置以外の像担持体１を露光し、画像信号とは異なる静電潜像を形成するため、静電潜像をぼかし、画質低下の原因となる。
【００２７】
例えば、特開昭６２−８３４７０号公報では、電子写真方式の感光体に配設された光導電層において光吸収スペクトルの裾の特性エネルギーを０．０９ｅＶ以下にすることにより高品質の画像を得る技術が開示されている。
【００２８】
また、特開昭５８−２１２５７号公報では、電子写真方式の感光体に配設された光導電層内の金正対幅を変化させることにより、光感度領域の広い感光体を形成する技術が開示されている。
【００２９】
あるいは、特開昭６０−１６８１８７号公報では、光源として近赤外のレーザを用い、さらに除電露光することにより高画質な潜像を形成する技術が開示されている。
【００３０】
【特許文献１】
特開昭６２−８３４７０号公報
【特許文献２】
特開昭５８−２１２５７号公報
【特許文献３】
特開昭６０−１６８１８７号公報
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
電子写真方式の記録装置は、露光素子において画像信号に基づく電気信号を光信号へと変換し、さらに、感光体上において、露光素子から得られる光信号を電気信号へと変換した上で、トナー像を形成している。同様に、イオノグラフィ方式の記録装置は、潜像形成装置において画像信号に基づいて空気中のコロナ放電により得られたイオンを照射するため、画像信号の他にイオンを発生するエネルギーが必要となる。
【００３２】
したがって、この電気から光、光から電気へのエネルギー変換や、イオン生成エネルギーをなくし、画像信号に基づく電気信号から直接トナー像を形成することができれば、エネルギー変換によるエネルギー損失を低減することができる。これにより、小さな投入電力により潜像を形成できるため、高速、低消費電力の画像信号の書き込みが可能となる。
【００３３】
また光やイオン等を信号伝達手段として用いず、画像信号から直接画像を形成する記録装置とすることで、光やイオンの広がりによる画質の低下を抑制することができるため高画質なトナー像を実現することができる。特に電子写真方式のような光信号を伝搬させる空間が不要であるため、記録装置の小型化が可能である。
【００３４】
以上の構成は、複雑な光学系および露光素子、あるいはイオン発生装置を必要としないため、従来の静電記録方式による記録装置と比べて同等以上の性能を安価に構成することができる。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記従来の問題を解決し、エネルギー利用効率を向上させ、高速、高解像度、低消費電力、小型、低価格の静電記録方式による記録装置およびこれを用いた新方式のプリンタを提供することを目的とする。
【００３６】
上記課題を解決するために、本発明の像担持体は、少なくとも、支持体と、支持体上に形成された個々電気的に独立した電極を配列してなるトナー画像形成電極とからなるトナー担持体であって、前記画像形成電極は、画像信号に対応した電圧を印加することにより、画像信号に対応したトナー像を形成し、前記トナー像を担持できることを特徴とする像担持体である。
【００３７】
この構成により、高速・低消費電力でありながら高解像度・小型・低価格な像担持体および静電記録方式のプリンタを実現するものである。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも、支持体と、支持体上に形成された個々電気的に独立した電極を配列してなるトナー画像形成電極とからなるトナー担持体であって、画像形成電極は、画像信号に対応した電圧を印加することにより、画像信号に対応したトナー像を形成し、トナー像を担持できることを特徴とする像担持体であって、画像形成電極は電気エネルギーにより直接静電潜像を形成し、解像度の高いトナー像をエネルギー効率良く形成するため、低消費電力で・高解像度のトナー像を形成する像担持体を実現することができる。
【００３９】
本発明の請求項２に記載の発明は、少なくとも、支持体と、支持体上に形成された個々電気的に独立した電極を配列してなるトナー画像形成電極と、誘電体から形成されるトナー画像保持体とからなるトナー担持体であって、画像形成電極は、画像信号に対応した電圧を印加することにより、トナー画像保持体表面に画像信号に対応したトナー像を形成し、トナー像を担持できることを特徴とする像担持体であって、画像形成電極は電気エネルギーにより直接トナー画像保持体表面に静電潜像を形成し、解像度の高いトナー像をエネルギー効率良く形成するため、低消費電力で・高解像度のトナー像を形成する像担持体を実現することができる。また、画像形成電極がトナー画像保持体により被覆されるため、画像形成電極のトナー汚染や損耗を防ぐことができるため、長期にわたって安定な画像を形成することができる。
【００４０】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１〜２いずれか１記載の像担持体であって、画像形成電極は、複数の個々電気的に独立した電極を配列してなり、画像信号に対応した電圧を印加できることを特徴とする請求項１〜２いずれか１記載の像担持体であって、画像形成電極は解像度の高いトナー像をエネルギー効率良く形成するため、低消費電力で・高解像度のトナー像を形成する像担持体を実現することができる。また画像形成電極は個々電気的に独立した電極からなるため、容易に高解像度のトナー像を形成することができる。
【００４１】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１〜３いずれか１記載の像担持体であって、画像形成電極は、画像信号の書き込み後も画像信号を保持できる電気回路を介して画像信号に対応した電圧を印可することを特徴とする像担持体であって、画像形成電極は解像度の高いトナー像をエネルギー効率良く形成するため、低消費電力で・高解像度のトナー像を形成する像担持体を実現することができる。また画像形成電極は、画像信号の書き込み後も画像信号を保持できるため、像担持体表面に形成されたトナー像を容易に保持することができ、トナー像の保持、転写等を自由に行うことができる。
【００４２】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４記載の像担持体であって、電気回路は、ＴＦＴからなることを特徴とする像担持体であって、画像形成電極は解像度の高いトナー像をエネルギー効率良く形成するため、低消費電力で・高解像度のトナー像を形成する像担持体を実現することができる。またＴＦＴを用いることにより、容易に画像信号の書き込み後も画像信号を保持できるため、像担持体表面に形成されたトナー像を容易に保持することができ、トナー像の保持、転写等を自由に行うことができる。
【００４３】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１〜５いずれか１記載の像担持体であって、像担持体は、可撓性基板上に形成された画像形成電極を、支持体上に固定してなることを特徴とする像担持体であって、画像形成電極は解像度の高いトナー像をエネルギー効率良く形成するため、低消費電力で・高解像度のトナー像を形成する像担持体を実現することができる。また画像形成電極は、可撓性基板上に容易に形成することができ、これを用いて任意の形状の像担持体を形成できるため、容易に低消費電力で高解像度の像担持体を実現することができる。
【００４４】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１〜７いずれか１記載の像担持体であって、転写体は、画像形成電極に転写電圧を印加することで、トナーを転写することを特徴とする像担持体であって、画像形成電極は解像度の高いトナー像をエネルギー効率良く形成するため、低消費電力で・高解像度のトナー像を形成する像担持体を実現することができる。また、画像形成電極に転写電圧を印加することでトナー像を転写することができるため、転写のための余分な部材が必要でないため、容易に小型の像担持体を安価に実現することができる。
【００４５】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１〜７いずれか１記載の像担持体であって、像担持体表面の回転速度は、トナーを転写する転写物の速度よりも速いことを特徴とする像担持体であって、画像形成電極は解像度の高いトナー像をエネルギー効率良く形成するため、低消費電力で・高解像度のトナー像を形成する像担持体を実現することができる。また、像担持体表面に大きく形成したトナー像により転写物上の微少な解像度の高いトナー像を実現することができるため、容易に高精細なトナー像を形成することができる。
【００４６】
本発明の請求項９に記載の発明は、少なくとも、静電気力によりトナーを担持することのできる像担持体と、像担持体からトナーを転写する転写体と、転写されたトナーを定着する定着器とからなるプリンタであって、像担持体は請求項１〜８いずれか１記載の像担持体からなることを特徴とするプリンタであって、低消費電力で高解像度の像担持体を用いることにより、容易に低消費電力で高解像度のプリンタを実現することができる。
【００４７】
以下、本発明の記録装置について、詳細に説明する。
【００４８】
本発明の実施の形態における静電記録方式の記録装置の概略断面図を図１に示す。像担持体は少なくとも支持体と、画像信号に対応した電圧を印加することのできる画像形成電極とからなり、画像情報に対応した静電潜像を形成することができる。
【００４９】
画像形成電極は画像信号に対応した静電潜像を形成するために、画素毎に個々電気的に独立しており、各画素毎に画像信号に対応した電圧を印加することができる。画像形成電極において、トナーを付着させたい画素にはプラスの電圧、付着させない画素にはマイナスの電圧を印加することにより静電潜像を形成する。
【００５０】
印加する電圧は現像器においてトナー像を形成できる電圧であれば良く、現像器においてトナーに帯電する電圧に応じて適宜選択され、トナーを付着させない画素に印加する電極は、アース接続によるゼロ電圧、あるいは、現像器においてトナーに帯電させる電圧のいずれかを用いることができ、あるいは、トナーが付着しない任意の電圧であっても良い。また、トナーを付着させるための電圧は、トナーが付着する直流電圧であれば良いが、交番電圧に対応した電圧であっても良く、現像器の電圧に合わせて適宜選択して用いることができる。交番電圧を印加する場合、副走査方向の各画素列において異なる電圧が印加される。また、現像器においてトナーにプラスの電圧を印加する構成の場合、トナーを付着させたい画素にマイナス、付着させない画素にプラスの電圧を印加すればよい。
【００５１】
画像信号に対応した静電潜像を形成するため、画像形成電極は画素毎に設けられたスイッチング素子を介して電圧供給源と接続されている。図２に本発明の実施の形態におけるの画像形成電極の概略回路図を示す。図２に示すように、スイッチング素子は、半導体からなるトランジスタおよびダイオードや抵抗・コンデンサ等の回路素子から構成されており、ドラムやベルト状といった複雑な形状からなる支持体上にスイッチング素子を形成する場合、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ・ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｅｒ）であれば、基板選択の自由度も高いため容易に形成することができる。特にアモルファスシリコンや低温ポリシリコンといった材料からなるＴＦＴであれば、高温プロセスを必要としないため支持体選択の自由度が高い。
【００５２】
また、図３に本発明の実施の形態におけるの像担持体の形成方法を示す図である。複雑な形状の支持体上に画像形成電極およびスイッチング素子を形成する場合、可撓性基板を平面状に保持した状態であれば画像形成電極を容易に作製することができるため、平面状に保持した可撓性基板上に画像形成電極を形成し、これを任意の形状の支持体表面に固定することで複雑な形状の画像形成電極を容易に形成することができる。
【００５３】
また画像信号に対応した電圧を画素に印加するための電圧供給源としては、電圧供給線あるいは各画素毎に形成されたコンデンサを用いることができる。像担持体は、少なくともトナー像の転写が終わるまでトナーを保持しなければならないため、画像形成電極は少なくとも画像信号書き込みからトナー転写まで電圧を保持しなければならない。このため、画像形成電極はトナー転写が終わるまで電圧供給源からの電圧印加を保持する、あるいは、画素と電圧供給源とを結ぶスイッチング素子内部に設けられた電圧保持回路により電圧を保持する構成であることが好ましい。あるいは、静電潜像形成後あるいはトナー付着後にスイッチング素子をＯＦＦし、画素を回路から切り離すことにより、トナー像を保持することもできる。
【００５４】
像担持体表面に形成された静電潜像は、現像器において静電気力により絶縁性トナーを付着され、画像情報に対応した像担持体表面のトナー像として現像される。現像方法には、接触現像法や非接触現像法、１成分現像法や２成分現像法、あるいは、反転現像法や正規現像法などの現像方法があり、いずれの現像方法を用いてもよい。現像器における印加電圧は、前記画像形成電極に印加した電圧に対応して選択され、任意の直流あるいは交番電圧を適宜選択して用いることができる。
【００５５】
更にこの像担持体上のトナー像は、像担持体表面部分の回転速度と被記録体の速度とを一致させた状態で、転写器において、所定の押圧力と転写電圧とにより紙面あるいはベルトやドラムからなる中間転写体といった被記録体上のトナー像として転写される。また、画像形成電極に直接転写電圧を印加することによりトナー像を転写することもできる。この場合、転写電圧を印加する装置を別途配置する必要がないため装置の小型化・低価格化に大きな効果がある。転写方式としては、ローラ転写・ブレード転写・コロナ放電転写などの転写方式があり、適宜選択して用いることができる。
【００５６】
また、像担持体表面部分の回転速度と被記録体の速度をずらして、押圧力と転写電圧、像担持体と被記録体との間の接触摩擦力により転写することもできる。像担持体と被記録体の速度を一致させた場合、画像形成電極と被記録体の画素の副走査方向の大きさは同じになるため、解像度の高いトナー像を形成するためには像担持体表面に非常に多くの画素を形成しなければならない。しかしながら、像担持体の回転速度を被記録体の速度よりも速くした場合、画像形成電極画素の副走査方向の大きさを大きくできるため、同じ大きさの像担持体の場合、画素数を下げることができる。また、被記録体の画素に対する画素形成電極画素の面積を大きくできるため、画素に印加する電圧を小さくすることができ、あるいは、画素毎の階調を容易に形成することができる。
【００５７】
最終的にトナー像を受けた被記録体は像担持体面から分離され、最終的に熱定着等の定着手段により印刷対象物の表面に定着され印刷物として排出される。また、トナー像転写後の像担持体は、適宜クリーナにより残留しているトナーを除去され表面を清浄化される。また、再度画像形成電極に画像信号に対応した電圧を印加する前に、像担持体表面の電圧を一様に下げても良く、画像形成電極をアース電圧に落とす、あるいは、逆電圧を印加するといった方法により像担持体表面の電圧を下げることができる。また、画像形成電極の電圧を下げた後に、電子写真方式等と同様、除電器等により強制的に表面電圧を下げても良い。
【００５８】
また、画像形成電極の表面に誘電体からなるトナー画像保持体を形成してもよい。画像保持体を画像形成電極の表面に形成した場合、画像信号に対応した電圧を印加するとトナー画像保持体内部で分極が生じ、トナー画像保持体表面には画像信号に対応した電圧が発生する。この電圧は、トナー画像保持体の静電誘電率に依存するため、トナー画像保持体として用いる材料を適宜選択することにより任意の表面電圧を発生させることができる。
【００５９】
画像形成電極は電気的に独立した構造とするため、像担持体表面すべてを覆うことはできず、画素と画素の間には電極の形成されない領域が生じる。このため画像形成電極が像担持体表面に配置された構造では、点状の潜像が形成され、この領域が顕著な場合、画質の低下などの不具合を生じる。しかしトナー画像保持体を形成する構造では、画素と画素の間を埋めるように表面電圧が形成されるため、像担持体表面に面状の潜像が形成される。このためトナー画像保持体を用いることで容易に高画質の潜像を得ることができる。
【００６０】
また、画像形成電極が像担持体表面に配置された構造では、画像形成電極の凹凸部にトナーが付着し、クリーナで完全に残留トナーを除去できない、クリーナにより画像形成電極が損傷する、あるいは、画像形成電極は導電性が高い材料に限定されるため材料選択の自由度が低く十分なトナー転写が行われないなどの理由により、トナー像の画質低下が生じることがある。しかしトナー画像保持体を形成する構造では、画像形成電極は直接トナーやクリーナ、被記録体と接触することがないため、上記のような画像形成電極が像担持体表面に形成されることによる画質低下は生じない。
【００６１】
モノクロプリンタの場合、トナーとしてブラックトナーを用い、前記記録装置および定着器、給排紙手段等によりモノクロプリンタとして実現される。
【００６２】
フルカラープリンタの場合、異なる４つの現像器を用い、それぞれブラックトナー、シアントナー、マゼンタトナー、イエロートナーを、それぞれの画像情報に対応した潜像をそれぞれのトナー像として現像し、転写することで所定のフルカラー印刷物として印刷物上に転写される。あるいは、それぞれの画像情報に対応した潜像に対し、複数の画像情報をまとめてひとつのトナー像として現像し、転写することでフルカラー印刷物を実現できる。あるいは、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローに対応して複数の記録装置を配置し、それぞれのトナー像を転写することでフルカラー印刷物を実現する。また、これらの任意のプロセスをひとつの着脱可能なプロセスカートリッジとしてまとめることもできる。
【００６３】
このような構成の記録装置においては、まず感光体上にイエロー成分の画像情報に従い潜像が形成され、転写が行われる。このとき、同時にマゼンタ成分の潜像が形成され、イエロー成分の転写に引き続きマゼンタ成分の転写が行われる。以下同様にして、シアン成分、ブラック成分の順にトナー像の重ね合わせが行われ、フルカラー印刷物が形成される。
【００６４】
また、本発明の像担持体は、静電記録方式の像担持体として用いることができ、これにより新規なプリンタを構成することができる。
【００６５】
これらの中でも、本発明の像担持体の低消費電力、高解像度、小型等の優位性を考慮すれば、静電記録方式のフルカラープリンタ、特に家庭用小型フルカラープリンタとしての像担持体に用いることが好ましい。
【００６６】
以下に本発明の実施の形態について説明する。
【００６７】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態における記録装置について述べる。
【００６８】
図１において、像担持体１、支持体２、現像器７、転写器８、定着器９、クリーナ１０、イレーサ１１、被記録体１２は従来の技術で説明したものと同様のものであるので、同一の符号を付して説明を省略する。また、３は画像形成電極、１３はドライバＩＣである。
【００６９】
本実施の形態における像担持体は、支持体２の表面に形成された画像形成電極３に、像担持体１内部に配置されたドライバＩＣ１３を介して画像信号に対応した電圧が印加され、像担持体表面に静電潜像を形成する構成である。
【００７０】
画像形成電極により形成された静電潜像は現像器７においてトナー像として現像され、このトナー像は転写器８において被記録体１２に転写され、最終的に定着器９により定着されて印刷物を形成する。また、像担持体１は、転写器によりトナー像を転写した後、クリーナ１０により残留トナーを除去される。
【００７１】
以上のように、従来の静電記録方式の像担持体では、光あるいはイオン流により静電潜像を形成していたが、本実施の形態によれば画像信号に対応した電気信号から直接静電潜像を形成することができ、高解像度で低消費電力な静電潜像を容易に形成することができる。また、露光装置やイオン発生器などの装置を配置する必要がないため、小型の像担持体を低価格で実現することが可能である。
【００７２】
（実施の形態２）
次に、本発明の別の実施の形態における像担持体について述べる。
【００７３】
図４は、本発明の別の実施の形態における記録装置の概略断面図である。
【００７４】
図４において、像担持体１、支持体２、画像形成電極３、現像器７、転写器８、定着器９、クリーナ１０、イレーサ１１、被記録体１２、ドライバＩＣ１３は実施の形態１の技術で説明したものと同様のものであり、また、１４はトナー画像保持体である。
【００７５】
本実施の形態における有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた記録装置では、像担持体１は支持体２と画像形成電極３およびその表面に形成された誘電体からなるトナー画像保持体１４で形成されており、像担持体１内部に配置されたドライバＩＣ１３を介して画像信号に対応した電圧が印加され、像担持体表面に静電潜像を形成する構成である。
【００７６】
また、本実施の形態においては、被記録体に形成するトナー画像に対し、像担持体上に形成するトナー画像の方が支持体の回転方向に対して大きい構成である。転写器において、像担持体は被記録体よりも高速に回転しており、押圧力と転写電圧および摩擦力によりトナー像は被記録体上に転写される構成となっている。このような構成とすることで、被記録体上の画素に対する像担持体上での記録密度を向上させることができ、容易に階調表示などの高精細画像を形成することができる。また、像担持体上の画像形成電極を大きくつくることができるため、容易に画像形成電極を実現できる。
【００７７】
以上のように、従来の静電記録方式の像担持体では、光あるいはイオン流により静電潜像を形成していたが、本実施の形態によれば画像信号に対応した電気信号を誘電体からなるトナー画像保持体表面に直接静電潜像を形成することができ、高解像度で低消費電力な静電潜像を容易に形成することができる。また、露光装置やイオン発生器などの装置を配置する必要がないため、小型の像担持体を低価格で実現することが可能である。また、画像形成電極がトナー画像保持体内部に配置されるため、残留トナーや転写不良などによる画質低下を抑制することができる。
【００７８】
【実施例】
（実施例１）
石英からなるドラム状の支持体を真空装置内に配置し、回転させながら低温ポリシリコンからなる膜一様に支持体表面の全面に形成した。この低温ポリシリコン表面にネガレジストを一様に塗布し、８０℃でプリベークしレジスト膜を形成した。スリットを介して平行光を照射することのできる露光装置を用いて、この支持体の回転とマスクの移動とを同期させて露光した後、現像液により現像することで所定の単純マトリックス状のレジストパターンを得た。同様にして低温ポリシリコン上にパターニングを施すことにより、ＴＦＴからなる所定のパターンの画像形成電極が得られた。なお、独立した画像形成電極の配列間隔および画素形状はプリンタ解像度により決定され、本実施例においては６００ｄｐｉに対応した一辺４０μｍの正方形状の画素とした。
【００７９】
さらにこのパターニングされた画像形成電極表面に誘電体を一様に塗布し、２００℃に加熱することでトナー画像保持体とし像担持体を形成した。
【００８０】
次に正規現像方式による現像器、ローラ転写方式による転写器およびクリーナを配置し、それぞれ支持体により固定した。
【００８１】
この像担持体は画像信号に対応した電圧を画像形成電極に印加することで、トナー画像保持体表面に潜像を形成することができ、この潜像はＴＦＴにより画像信号書き込み後も保持される。次に現像器において潜像にトナーを付着させトナー像として現像し、像担持体と同じ速度で供給される被記録体表面に転写器において、トナー像を被記録体表面に転写することで被記録体上への記録をおこなう。
【００８２】
（実施例２）
実施例１と同様のプロセスにより、石英からなるドラム状の支持体上に、低温ポリシリコンからなるＴＦＴをスイッチング素子とした画像形成電極を形成し像担持体とした。なお、独立した画像形成電極の配列間隔および画素形状はプリンタ解像度により決定され、本実施例においては６００ｄｐｉに対応した一辺４０μｍおよび１２０μｍの長方形状の画素とした。
【００８３】
次に正規現像方式による現像器、ローラ転写方式による転写器およびクリーナを配置し、それぞれ支持体により固定した。
【００８４】
この像担持体は画像信号に対応した電圧を画像形成電極に印加することで潜像を形成することができ、この潜像はＴＦＴにより画像信号書き込み後も保持される。次に現像器において潜像にトナーを付着させトナー像として現像し、像担持体に比べて３分の１の速度で供給される被記録体表面に転写器において、画像形成電極に転写電圧を印加することで、トナー像を被記録体表面に転写することで被記録体上への記録をおこなう。
【００８５】
（比較例）
ドラム状の支持体表面に光導電層を一様に形成し、電子写真方式の像担持体を形成した。
【００８６】
次にコロナ放電方式による非接触型の帯電器、レーザおよびポリゴンミラー等の光学系からなる露光素子、正規現像方式による現像器、ローラ転写方式による転写器およびクリーナを配置し、それぞれ支持体により固定した。
【００８７】
レーザから放射される光を６００ｄｐｉに相当した４０μｍピッチの潜像を形成するように像担持体表面に照射し画像信号に対応した潜像を形成する。次に現像器によりトナー像として現像し、像担持体と同じ速度で供給される被記録体表面に転写することで被記録体上への記録をおこなう。
【００８８】
【表１】
2004219635.tif 000003
ここで、（表１）の評価項目における評価方法及びその評価基準について説明する。
【００８９】
消費電力は、像担持体表面にＡ４サイズ１枚分の静電潜像を形成する場合に必要な消費電力について評価した。評価は、◎、○、△の三段階評価であり、その評価基準は、比較例の消費電力の大きさに対して、◎：非常に優れている、○：優れている、△：許容できるである。
【００９０】
また、画質は、各像担持体を用いた記録装置においてＡ４サイズの紙面に印刷を行った場合の画質について評価した。評価は、◎、○、△の三段階評価であり、その評価基準は、比較例の画質に対して、◎：非常に優れている、○：優れている、△：許容できるである。
【００９１】
また、装置の大きさは、各像担持体を用いた場合の記録装置全体の大きさについて評価した。評価は、◎、○、△の三段階評価であり、その評価基準は、比較例の大きさに対して、◎：非常に優れている、○：優れている、△：許容できるである。
【００９２】
（表１）から明らかなように実施例１、２の各像担持体は、比較例の電子写真方式の像担持体に対して、消費電力、画質、装置の大きさにおいて、すべて優れた結果となった。特に、実施例２においては、消費電力、画質、装置の大きさのすべてが比較例と比べて非常に優れた結果となった。本実施例の像担持体は比較例に対し顕著に消費電力が小さく、画質がよく、小型な像担持体であることがわかる。
【００９３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、少なくとも、支持体と、支持体上に形成された画像信号に対応した静電潜像を形成することのできる画像形成電極とからなるトナー担持体であって、前記画像形成電極は、画像信号に対応した電圧を印加することにより、画像信号に対応したトナー像を形成し、前記トナー像を担持できることを特徴とする像担持体とすることで、低消費電力・高解像度・高速・小型・低価格な静電記録方式像担持体およびこれを用いた記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における静電記録方式の記録装置の概略断面図
【図２】本発明の実施の形態におけるの画像形成電極の概略回路図
【図３】本発明の実施の形態におけるの像担持体の形成方法を示す図
【図４】本発明の別の実施の形態におけるの記録装置の概略断面図
【図５】従来の電子写真方式による記録装置の概略断面図
【符号の説明】
１  像担持体
２  支持体
３  画像形成電極
４  光導電層
５  帯電器
６  露光素子
７  現像器
８  転写器
９  定着器
１０  クリーナ
１１  イレーサ
１２  被記録体
１３  ドライバＩＣ
１４  トナー画像保持体
１５  ＴＦＴ
１６  電圧供給源
１７  可撓性基板
【図１】
2004219635.tif 000004
【図２】
2004219635.tif 000005
【図３】
2004219635.tif 000006
【図４】
2004219635.tif 000007
【図５】
2004219635.tif 000008