JPH02287568A - 画像記録方法 - 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） 本発明は粉体トナーを用いた画像記録方法に関する。

（従来技術及びその問題点） ワードプロセッサ、ファクシミリ、コンピュータ等の記
録手段として、インクジェットプリンタが開発され、実
用化されている。

インクジェットプリンタは、所謂ノンインパクトプリン
タの代表的なものであって、所定のインクに圧電素子等
により超音波振動を与えながら圧力を加え、インクノズ
ルを介して供給し、このインクノズルを通過したインク
粒子が所定の電界中を飛翔し、記録紙上に付着して記録
画像が形成されるものである。この方式によるインクジ
ェットプリンタでは、印字の際騒音が発生することなく
、しかも鮮明な画像が形成されるという利点を有する。

しかしながら、このインクジェットプリンタ方式による
画像記録方法では、記録紙上にインクの染み込み速度を
制御する必要があるため、記録紙として表面処理等がな
された格別の紙を使用する必要がある。また、インクの
供給はノズルを介して行われるため、インク中に発生す
る異物等によるノズル詰まりが生じるという問題がある
。

この問題を解決するために、画像記録媒体として粉体ト
ナーを用いることにより、記録紙として表面処理等が施
、されていない普通紙を用いることを可能とし、さらに
ノズル詰まり等のトラブルを防止する画像記録方法を本
出願人は特開昭６２−１７６８７３号にて提案している
。この方法は、超音波振動により粉体トナー粒子を、画
像出力信号に応じて発生する磁気的吸引力乃至は静電吸
引力により、メツシュ部材を介して記録紙上に飛翔させ
、所定の記録画像を形成することを特徴としており、こ
れにより粉体トナーによる画像形成が有効に行われ、記
録紙として普通紙を用いることが可能となり、且つノズ
ル詰まり等を防止するものである。

しかしながら、この方法による画像記録では、メツシュ
を介してのトナー供給量が未だ十分とは言い難く、形成
された画像における画像濃度の一層の向上が要求される
。さらにトナーの凝集力に起因して落下ムラひいては濃
度ムラ等の不具合が発生することがあった。

（発明の目的） 本発明は上述した従来技術の問題点を解消すべくなされ
たものであり、その目的は粉体トナーを用いたことによ
り記録紙として普通紙の使用が可能となり、またトナー
詰まり等のトラブルを防止する画像記録方法を提供する
ことにある。

本発明の他の目的は、形成画像の濃度が高く、しかも濃
度ムラの抑制された均一な画像が得られる画像記録方法
を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、非常に簡易なシステムにて
上述の目的を達成し得る画像記録方法を提供することに
ある。

（発明の構成） 本発明は上記目的を達成するために、開口部を有するト
ナー収容手段と、該開口部に設けられたトナー供給手段
と、該トナー供給手段に近接乃至は圧接した状態で設け
られたメツシュ部材と、該メツシュ部材に超音波振動を
付与する超音波振動発生手段と、該メツシュ部材を介し
てトナー供給手段と反対方向に位置し、メツシュ部材に
対して画像情報を発生する画像情報発生手段とを有し、
前記超音波振動は超音波振動印加電圧に周波数変調を与
えることにより付与すると共に、前記メツシュ部材と画
像情報発生手段あるいはその近傍に設けられた電極部材
との間にバイアス電圧を印加させた状態で、メツシュ部
材と画像情報発生手段との間に位置付けた記録紙上に画
像情報に応じたトナー像を形成することにより、画像記
録を行うことを特徴とした。

（作用） 本発明においては、ローラ状の供給手段によりトナーを
メツシュ部材に供給するため、凝集したトナーの塊を適
宜解しながら一定量を常にメツシュ部材に供給できる。

メツシュ部材には超音波振動発生手段により一定幅の振
動が付与されているため、メツシュを通過してトナーを
効率よ（、しかも一定量を落下させることができる。し
かも超音波振動を付与する際、超音波振動子印加電圧に
周波数変調を与えることによって、より均一にトナーを
落下させることが可能となるのである。通常メツシュ部
材に超音波振動を付与すると波と波とが互いに干渉し合
って、その場で停滞する定在波が発生する。この定在波
によってメツシュ上の振幅に差が生じ、トナーの落下量
に大きな影響を与え、その結果均一な落下が得られない
。本発明者は超音波振動子印加電圧に周波数変調を与え
ることにより、定在波による強度差を緩和し、メツシュ
上の超音波振動の強度がある特定の位置に集中すること
がなく、均一の状態に近くなることを見出した。掃引周
波数は１０乃至１０００）（ｚの低周波数のものが好ま
しく、その周波数の変動が共振周波数の１乃至２０％の
ものが、トナーの落下ムラを抑制するのに効果的である
。掃引周波数が１０００Ｈｚを越えると、定在波による
強度差を緩和する作用が弱くなり、落下トナ−量のバラ
ツキを抑制する効果が薄くなる。これは、低周波の変調
信号を付与することにより、メツシュ上の振動強度を均
一化し、さらに定在波によって発生する超音波振動の節
が変調信号の周波数を低（するにしたがってゆっくりと
変化し、そこに集まる性質を有するトナーがその振動（
節の位置の変化）の動きに追従できるようになる。その
結果メツシュ上を動き回れるようになり、均一な広がり
をもったり、大きな塊がな（なるためであると考えられ
る。

逆に掃引周波数が１０七より少ないと、単位時間内での
記録紙搬送方向におけるトナーの落下量のバラツキが大
きくなり、記録紙を低速で搬送しなければ縞模様の落下
ムラが発生するために高速処理ができなくなる。

画像情報発生手段あるいはその近傍の電極板とメツシュ
部材の間に、バイアス電圧を印加することによりトナー
が重力により自然落下することを抑制し、メツシュ部材
と画像情報発生手段との間に位置付けられた記録紙上の
画像情報部に対応する部分にのみトナーを落下させるこ
とが可能である。

上述した特徴を有するため、本発明方法は普通紙の使用
及びトナー詰まりの防止を可能とし、また画像濃度が高
くしかも濃度ムラの抑制された均一な画像が得られる。

（発明の好適態様） 本発明の記録方法を好適に実施するための装置を示す第
１図において、この画像記録装置は、トナー収容容器１
０、トナー収容容器１０の開口部１１に設けられたトナ
ー供給ローラ１２、トナー供給ローラ１２に近接乃至は
圧接状態で設けられたメツシュスクリーン２０、メツシ
ュスクリーン２０に超音波振動を付与する超音波振動発
生手段３０、メツシュスクリーン２０を介してトナー供
給ローラ１２と反対方向に位置し、メツシュスクリーン
２０に対して画像情報を発生する画像情報発生手段４０
とから成っている。

トナー収容容器１０の上方は、トナーホッパー等に連通
しており、該収容容器にトナーが補給されるようになっ
ている。メツシュスクリーン２０と画像情報発生手段４
０との間にはそれ自体公知の記録紙搬送支持機構５０が
設けられており、所定の記録紙６０が通過する。メツシ
ュスクリーン２０には振動伝達部材３１を介して超音波
振動発生部材３０が取付けられており、これによりメツ
シュスクリーン２０に超音波振動が伝達される。

画像情報発生手段４０は、ワードプロセッサ、ファクシ
ミリ、コンピュータ等の機器本体からの信号に応じてコ
ントローラにより動作して、磁気あるいは静電気力等に
よる画像情報信号を発生し、これに従って粉体トナーが
メツシュスクリーン２０を介して飛翔し、記録紙６０上
に所定のトナー画像が形成される。トナー画像が形成さ
れた記録紙６０は、次いで所定の定着機構（図示せず）
に搬送され、熱あるいは圧力による定着が行われる。

本発明において、トナー供給ローラ１２としてはスポン
ジローラが好適に使用される。スポンジローラはその回
転に伴って収容容器内の凝集トナーを効果的に解し、表
面の目地にはトナーがほぼ均一した状態で保持されるた
め、メツシュスクリン２０には常に一定量のトナーが供
給されることとなる。

トナー供給ローラ１２の回転速度は、ローラの種類や圧
電素子印加電圧などによって異なるが、般に、５０乃至
３００ｎｕｍ／秒の周速であることが望ましい、トナー
供給ローラの周速が５０ｍｍ／秒以下であると形成画像
の濃度が不足し、３００ｍｍ／秒以上であると画像部の
濃度に変化がなく、非画像部にカブリが発生する。

スポンジローラの他に、第２図に示すような掻き取り部
１３が形成された形状の供給ローラを使用することもで
きる。この掻き取り部形成ローラは、硬質の樹脂やアル
ミニウムなどの金属で形成される。

超音波振動発生手段３０は、正弦波、方形波、三角波な
どの２０Ｋ）（ｚ乃至ＬＭ）（ｚの範囲で共振周波数で
あるものを付与するのがよい。本発明においては、超音
波振動印加電圧に周波数変調が与えられていることが大
きな特徴である。これによって、前述のごとくトナーの
落下が均一に行われるのである。

メツシュスクリーン２０は目開き１０乃至１００μｍの
ニッケル、ステンレス、アルミニウム、銅、銀などの金
属や導電性樹脂からなるタイラーメッシュ、エツチング
メツシュ等が採用される。

メツシュスクリーン２０には、画像情報発生手段４０を
対向電極として一定極性（例えばプラス）のバイアス電
圧が印加される。このバイアス電圧は、メツシュスクリ
ーン２０上にトナーを保持して、自然落下することを抑
制するために印加される。メツシュスクリーン２０に印
加されるバイアス電圧は、トナー極性とは逆極性の電圧
を５０乃至１０００　Ｖ印加するのがよ＜、５０Ｖより
少ないと自然落下によるカブリが発生し、１ｏｏｏ　ｖ
より多いと逆に濃度不足となる。また、画像情報発生手
段の近傍に別途金属板を設け、これを対向電極としても
よい。

画像情報発生手段４０としては、例えば第３図に示すよ
うな、磁気コイル４１を用いた磁気的吸引力発生機構、
あるいは第４図に示す様に電界形成機構４２から成る静
電引力機構が使用される。磁気的吸引力発生機構を用い
た場合、粉体トナーとしては磁性極性を有するものが使
用される。

磁性トナーの代表的なものは、電気絶縁性の定着性樹脂
媒質中に四三酸化鉄（マグネタイト）のような磁性材料
粉末を、必要により荷電制御剤、着色剤と共に分散させ
、分散混練組成物を粉砕し、篩分けすることにより得ら
れる。定着性樹脂媒質と磁性材料粉末とは、３５　：　
６５乃至６５　：　３５の重量比であるものが磁気的吸
引力との関係から望ましい。

一方、画像情報発生手段が静電気力である場合には、該
静電気力に対して誘電分極を生じるような導電性、例え
ば１０４乃至１０目Ωｃｍ、好ましくは１０６乃至１０
”ΩｃｕＩの体積抵抗を有するトナーを用いることがで
きる。このトナーの例としては、上述した磁性トナーに
カーボンブラックを上記体積抵抗を有するように配合す
るか、あるいは磁性トナー粒子表面に付着保持するよう
に乾式ブレンドして得たトナーやあるいは、定着樹脂媒
質中に多量のカーボンブラックを着色剤として配合した
ものを挙げることができる。

本発明において上述したトナーは５乃至２５μｍの比較
的小径の平均粒径を有しているものまで使用することが
望ましく、小径のトナーによって解像力に優れた記録画
像の形成が可能となる。

メツシュスクリーン２０と記録紙６０との間隔は、画像
情報発生手段４０による磁気的あるいは静電気的吸引力
の大きさによっても異なるが、一般に０．３乃至２．５
ｍｍの範囲にあるのがよい。

（実施例） 本発明方法を実施する第１図の装置において、以下の諸
条件を設定した。

・トナー供給ローラ・・・・スポンジローラ径；φ１５
ｍｍ、　周速：９４ｍｍ／秒・メツシュスクリーン・・
・３５０タイラーメッシュ材質；ステンレス、　目開き
；４０μｍ・超音波振動発生手段・・・・ＰＺＴ圧電素
子印加電圧；　２０Ｑｒｍｓ　（正弦波）共振周波数；
　　２３０に七 掃引周波数；　　１００Ｈ２、変調幅；±１５ＫＨｚ・
バイアス電圧・・・・＋ｓｏｏ　ｖ ・トナー・・・・磁性トナー マグネタイト５５重量部、スチレン／アクリル共重合体
４１．５重量部、低分子量ポリプロピレン３．５重量部
、ステアリン酸亜鉛０．５重量部、負電荷制御剤０．７
重量部からなる混練溶融組成物を粉砕し、５〜２５μｍ
の粒径を有する磁性トナー ・メツシュスクリーン２０と記録紙との間隔・・・。

０．５ｍｍ 上記の条件において、メツシュスクリーン２０と画像情
報発生手段との間に表面処理のされていない厚さ１００
μｍの普通紙を搬送し、画像情報発生手段として電磁石
に４００ｍＡの電流を画像信号に応じて変調して流した
ところ、濃度ムラのない解像力の優れた鮮明な画像が得
られ、カブリも生じなかった。

次に、掃引周波数をｌ０Ｈ７から１０ＫＨｚの間で任意
に変更して記録画像を評価したところ、掃引周波数が１
０００Ｈｚまでは濃度ムラのない鮮明な画像が得られだ
が、１０００Ｈｚを越えると、しだいに記録紙の搬送方
向と垂直な方向に濃度ムラが見られるようになった。

（発明の効果） 以上説明した通り、本発明によると、粉体トナーを用い
た画像記録が有効に行われ、記録紙として普通紙を用い
ることが可能となり、且つトナー詰まり等のおそれもな
い、また、形成された画像の濃度が高く、しかも濃度ム
ラの抑制された均一な画像を得ることが可能となった。

さらにこれらの効果を非常に簡易なシステムで達成する
ことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の記録方法を実施する装置の一例を示す
図であり、第２図は本発明方法の他の例を示す図であり
、第３図乃至第４図は本発明方法における画像情報発生
手段を説明する図である。 １０・・・・トナー収容容器、 １２・・・・トナー供給手段、 ２０・・・・メツシュスクリーン、 ３０・・・・超音波振動発生手段、 ４０・・・・画像情報発生手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 開口部を有するトナー収容手段と、該開口部に設けられ
   たトナー供給手段と、該トナー供給手段に近接乃至は圧
   接した状態で設けられたメッシュ部材と、該メッシュ部
   材に超音波振動を付与する超音波振動発生手段と、該メ
   ッシュ部材を介してトナー供給手段と反対方向に位置し
   、メッシュ部材に対して画像情報を発生する画像情報発
   生手段とを有し、 前記超音波振動は超音波振動印加電圧に周波数変調を与
   えることにより付与すると共に、前記メッシュ部材と画
   像情報発生手段あるいはその近傍に設けられた電極部材
   との間にバイアス電圧を印加させた状態で、メッシュ部
   材と画像情報発生手段との間に位置付けた記録紙上に画
   像情報に応じたトナー像を形成することを特徴とする画
   像記録方法。