JPH03203688A - 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。

（従来の技術） 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、このインクシェアド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、インク中に発生ず
る異物等によるノズル詰まりが生し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６２１７６８７３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。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記方法による画像記録では、画像信号
を発生する画像情報発生手段が絶縁性の記録用紙を中心
にしてトナーを保持するメツシュ部材とは反対側に位置
するため以下のような不具合が生じるおそれがある。

■絶縁性の記録紙を介して電界を形成するため、電界効
率が充分でない。

■用紙の種類によって抵抗が異なるため、画像濃度が一
定しない。

■湿度等の環境によって紙の含水率が異なるため、画像
濃度が一定しない。

■同一の用紙であっても、含水率の違いから用紙上での
濃度にバラツキが生じ、均一な画像が得られない。

（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で鮮明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、用紙の種類、環境等によっ
て画像濃度に差が生じることが防止され、常に均一で鮮
明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、トナーの落下を制御するた
めのトナー制御手段の構成が簡易であり、低コストとな
る画像記録方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の画像記録方法は、トナー収容手段と、該トナー
収容手段の開口部に設けられたトナー供給ローラと、該
トナー供給ローラに圧接乃至は近接した状態で配設され
、画像情報に対応したトナーを落下させるトナー制御手
段と、該トナー制御手段の下方に位置し、トナー制御手
段と対向するベース電極とを有し、前記トナー供給ロー
ラの少なくとも一部が導電性であり、該トナー供給ロー
ラを対向電極として、前記トナー供給手段に画像情報に
応じた信号を付与するとともに、トナー制御手段とベー
ス電極との間にバイアス電圧を印加することにより、画
像情報に応じたトナー像を、トナー制御手段とベース電
極との間に介在された記録紙上に形成することを特徴と
し、そのことにより上記目的が達成される。

（作用〉 本発明においては、トナー制御手段に、電界により画像
信号を印加する際、トナー供給ローラをその対向電極と
して画像信号に応じた電圧を印加する。これによって、
信号電圧印加時にトナー供給ローラとトナー制御手段の
間に位置するトナーにトナー供給ローラの表面から剥離
する力が作用し、その結果、トナー制御手段から落下す
るトナーが正確に制御される。

トナー制御手段とベース電極との間にバイアス電圧を印
加することにより、トナーを記録紙上の所定位置に落下
制御し、トナー制御手段とへ−ス電極との間に介在され
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。

画像情報発生手段から画像信号が与えられるトナー制御
手段は、記録紙を介さずにトナー供給手段に圧接乃至は
近接して配設されているため、記録紙の種類、環境等に
影響されることなく、常に均一で鮮明なトナー像を記録
紙上に形成することができる。

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。

また、トナー供給ローラをトナー制御手段の対向電極と
して画像信号を印加しているため、トナー制御手段に信
号印加電極と対向電極とを設ける必要がなく、トナー制
御手段の構成が簡易なものとなる。

（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の下部開口部に設けられたトナ
ー供給ローラ１２、トナー供給ローラ１２に圧接状態で
設けられたトナー制御手段２０、トナー制御手段２０の
下方に位置し、トナー制御手段２０に対向するベース電
極５０とから戒っている。

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１０にトナーが補給されるように
なっている。ベース電極５０上にはトナー像が形成され
る記録紙６０が載置され、ベース電極５０の移動に追従
して矢印Ａ方向に移動する。また、ベース電極５０を固
定とし、別途記録紙搬送手段を設けて記録紙６０のみを
移動させるようにしてもよい。

トナー制御手段２０には、画像情報発生手段４０より画
像信号が与えられる。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、画像
情報を電気信号として発生する。画像情報発生手段４０
は、トナー制御手段２ｏの対向電極としてトナー供給ロ
ーラ１２に接続され、画像信号にしたがって粉体トナー
がトナー制御手段のトナー通過孔２２を通過して、下方
に落下し、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。

トナー供給ローラエ２は、導電性の金属ローラ１３の表
面にスポンジ等の弾性を有する絶縁層１４を設けること
により形成されている。このため、トナー供給ローラ１
２はトナー制御手段２０に絶縁状態を維持して圧接され
る。トナー収容容器１０内のトナーは、トナー供給ロー
ラ１２の回転に伴ってその表面のスポンジ層１４によっ
て効果的に解され、スポンジの目地にほぼ均一な状態で
保持されるため、トナー制御手段２０には常に一定量の
トナーが供給されることとなる。トナー制御手段２ｏに
供給されたトナーは、画像情報発生手段４０からの電気
信号によってトナー制御手段２０のトナー通過孔２２に
吸引される。この際、電気信号が印加されるトナー制御
手段２０の対向電極として、トナー供給ローラ１２が作
用するため、トナーの落下が電気信号に応じて確実に落
下する。

トナー供給ローラ１２の回転速度は、ローラの形状や材
質などによって異なるが、一般に５０ｍｍ／秒以上の周
速であることが望ましい。トナー供給ローラ１２の周速
が５０ｍ／秒より遅いと形成画像の濃度が不足する。

画像情報発生手段４０からトナー供給手段２０に与えら
れる電気信号は、画像の有無に応じて正電位及び負電位
が与えられ、例えば、画像情報の場合は＋１００Ｖ、非
画像情報の場合は一１００ｖの電圧が印加されるように
制御される。以上の構成により、トナー制御手段２０は
トナー通過孔２２を中心としたピンホール電極として機
能する。

トナー制御手段２０の厚みは、０．０１乃至ｌｌｌｌ１
１、トナー制御手段２０に穿設されたトナー通過孔２２
は、０．１乃至１１ｎＩ１１の範囲に設定されるのがよ
い。

本発明では、電気信号印加時に、トナー制御手段２０に
さらに超音波振動が付与されることが望ましい。このた
め、トナー制御手段２０に、超音波振動伝達板３１を介
して超音波振動発振器が取り付けられている。トナー制
御手段２０に超音波振動を付与することにより、トナー
制御手段２０を通過してトナーを効率よく、しかも一定
量を落下させることができる。また超音波を付与する際
に、超音波振動印加電圧に周波数変調を与えることによ
って、トナー制御手段２０からの落下をより均一に行う
ことが可能となるのである。

超音波振動発生手段３０は、正弦波、方形波、三角波な
どの２０ＫＨｚ乃至ＩＭＨｚの範囲で共振周波数である
ものを付与するのがよく、ＰＺＴ等の圧電素子が使用さ
れる。

本発明においては、好ましくはこの超音波振動を発生さ
せる際の印加電圧に、周波数変調を与えることが望まし
い。これによってトナー制御手段からのトナーの落下を
均一に行うことが可能となるのである。これは以下の理
由によるものと考えられる。通常、金属薄板等に超音波
振動を付与すると波と波とが互いに干渉し合って、その
場に停滞する定在波が発生する。この定在波によって金
属薄板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。しかしな
がら、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、金属薄板上の超
音波振動の強度差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のである。掃引周波数は１０
乃至１０００Ｈｚ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１００ＯＨ２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、落下トナー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、金属薄板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
周波数を低くするに従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。その結果金属薄板上を
動き回れるようになり、均一な広がりをもったり、大き
な塊がなくなるためであると考えられる。逆に掃引周波
数が１０により少ないと、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
るおそれがあり、高速処理ができなくなる。

このような構成でなる本発明の画像記録方法によるトナ
ー像の形成プロセスについて以下に説明する。

トナー供給ローラ１２の回転により、トナー収容容器Ｉ
Ｏ中のトナーがトナー制御手段２０に供給される。トナ
ー制御手段２０は超音波振動が付与されているため、ト
ナー制御手段２０上でトナー塊は適宜解され、トナー通
過孔２２に供される。トナー制御手段２０には、トナー
供給ローラ１２を対向電極として画像情報発生手段４０
から画像信号が与えられ、予め負に帯電されているトナ
ーはトナー通過孔２２を通過して落下するか、トナー制
御手段２０上に留まるかが決定される。トナー通過孔２
２を通過したトナーは、ベース電極５０上の記録紙６０
上に落下する。ベース電極５０には、トナー制御手段２
０に対して正のバイアス電圧が印加されているため、ト
ナー制御手段２０からのトナーの落下が促進される。

ベース電極５０に印加されるバイアス電圧は、トナー制
御手段２０に与えられる電気信号よりも充分に大きく、
負帯電トナーの場合３００乃至１０００Ｖの範囲にある
のがよい。ベース電極５０に印加するバイアス電圧が３
００■より小さいと、トナーの落下位置にバラツキが生
じ、画像が乱れるおそれがある。

また１０００　Ｖより大きいと、放電が生じるおそれが
ある。

一方、画像信号が与えられない場合は、トナー制御手段
２０にトナーと逆極性のバイアス電圧（この場合十）を
印加し、積極的にトナー制御手段にトナーを保持して自
然落下を抑制するようにしてもよい。

このように、本発明におけるトナー制御手段は、トナー
に直接画像信号が与えられるため、記録紙の抵抗や環境
等の違いにより形成画像に濃度差が生しることがなく、
常に画像信号に忠実なトナー像を形成することができる
。

本発明においては５乃至２５μｍの比較的小径の平均粒
径を有しているトナーを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。

トナー制御手段２０と記録紙６０との間隔は、画像情報
発生手段４０から与えられる印加電圧の大きさによって
も異なるが、一般に０．３乃至２．５ａｎｉの範囲にあ
るのがよい。

以上の説明では、トナー供給ローラ１２として、金属ロ
ーラの表面に絶縁性のスポンジ層を設けたものについて
説明したが、絶縁層を設けずに金属ローラのみでトナー
供給ローラとしてもよい。この場合、トナー供給ローラ
とトナー制御手段は接触しないように所定の間隙（１ｍ
程度以下）をもって配設することが必要である。また、
金属ローラのみから成る場合、トナー制御手段に絶縁コ
ート層を設けてトナー供給ローラを圧接させて配設して
もよい。

（実験例） 工施員上 本発明方法を実施する装置において、以下の諸条件を設
定した。

・トナー供給ローラ アルミニウムローラ　径；φ１５ｍ、 周速；９４ａｉ／秒 絶縁層・・・・スポンジ、厚さ；　　１．５ｍ。

・トナー制御手段 導電性基板・・・・アル主ニウム 厚さ；　　０．５ｍ トナー通過孔；φ０．５閣 ・バイアス電圧・・・・＋８００Ｖ ・トナー０．・・非磁性トナー ・トナー制御手段と記録紙との間隔・・・・０．５園上
記の条件において、ベース電極５０上に表面処理のされ
ていない厚さ１１００ｕの普通紙を記録紙として搬送し
、トナー供給ローラを対向電極として、トナー供給ロー
ラに±１００ｖの電圧を画像信号に応じて変調して印加
したところ、解像力の優れた鮮明な画像が得られ、カブ
リも生しなかった。

また、記録紙の厚みを７０μｍ及び１５０μｍに変更し
て同様の実験を行ったところ、全く同様の鮮明で均一な
画像が得られた。

次いで、上述の実験を、 （ｉ）温度１０゛Ｃ１湿度３０％ （ｉｉ）温度２０°Ｃ１湿度４５％ （ｉｊ）温度３５°Ｃ１湿度８０％ の環境の下で行ったところ、いずれの環境下においても
全く同様の鮮明で均一な画像が得られた。

（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。

さらに記録紙の種類や環境等によって画質が異なること
がなく、常に鮮明で均一な画像を得ることが可能となっ
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
図である。 １０・・・・トナー収容容器、 １２・・・・トナー供給ローラ、 ２０・・・・トナー制御手段、 ３０・・・・超音波振動発振器、 ４０・・・・画像情報発生手段、 ５０・・・・ベース電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナー収容手段と、該トナー収容手段の開口部に
   設けられたトナー供給ローラと、該トナー供給ローラに
   圧接乃至は近接した状態で配設され、画像情報に対応し
   たトナーを落下させるトナー制御手段と、該トナー制御
   手段の下方に位置し、トナー制御手段と対向するベース
   電極とを有し、前記トナー供給ローラの少なくとも一部
   が導電性であり、該トナー供給ローラを対向電極として
   、前記トナー供給手段に画像情報に応じた信号を付与す
   るとともに、トナー制御手段とベース電極との間にバイ
   アス電圧を印加することにより、画像情報に応じたトナ
   ー像を、トナー制御手段とベース電極との間に介在され
   た記録紙上に形成することを特徴とする画像記録方法。
2. （２）前記トナー供給ローラは、その表面に弾性を有す
   る絶縁層が形成されている特許請求の範囲第１項記載の
   画像記録方法。