JPS58105238A - ２色記録方法 - 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】 この発明は、２色記録方法に関する。

先に、ＬＩＳ前記録方式なる記録方式が提案され、ファ
クシミリや電子計算機のアウトプット、ワードプロセッ
サーの記録部等への応用が意図されている。ＬＩＳ前記
録方式というのは、ドナー表面にトナーの層を形成し、
このトナーの層に多針電極を接触させ、多針電極に画像
信号を印加して、トす一層中のトナーに画像信号に従っ
て電荷注入を行ない、画像信号に従うトナーの帯電分布
をドナー上に得、この帯電分布を、可視的パターンの形
成に供するという記録方式である。

このＬＩＳ前記録方式の応用分野のひとつに、記録の多
色化、カラー化があり、種々のプロセスが提案されつつ
ある。

本発明の目的もまた、上述のＬＩＳ前記録方式を利用し
た、新規な２色記録方法の提供にある。

以下、本発明を説明する。

本発明の実施にあたっては、２種のトナーが用いられる
。これら２種のトナーは、相互に異なる色に着色されて
おり、さらに、その電荷注入の時定数が互いに有意に異
なる。これら２種のトナーは、混合され、このように混
合された、混合トナーの層が、ドナー上に形成される。

この混合トナーの層に電荷注入を行うべき、多針電極に
、第１種の画像信号が印加されるが、この第１種の画像
信号の印加時間は短かく設定されており、この画像信号
によっては、混合トナー電荷の注入が行なわれる。

多針電極に印加される第２種の画像信号は、その印加時
間が長く、混合トナ一層の２種のトナーのいずれにも、
電荷注入が行なわれる。第１種の画像信号が印加される
多針電極と、第２種の画像信号が印加される多針電極と
は、同じものであっても良いし、互いに別体であっても
よい。このように、印加時間の差によって、時定数の小
さいトナーにのみ実質的な電荷注入が可能であるとき、
これらトナーの時定数が有意に異なるというのである。

第１種の画像信号に応じてトナーに注入される電荷と、
第２種の画像信号に応じて注入される電荷とは、互いに
同極性である。

第１種および第２種の画像信号に応じて電荷注入された
トナーは、紙等の記録媒体上に転写・定着される。

多針電極による電荷注入以前の混合トナーの層は電気的
に中性であってもよいし、多針電極により注入される電
荷と逆極性に均一帯電していても良い。

また、混合トナーの層をドナー上に形成するにあたって
、こめ層形成自体を多針電極によって行ってもよい。

第１種の画像信号に応じては、時定数の小さいトナーに
のみ、実質的な電荷注入が行なわれ、第２種の画像信号
に応じては、時定数の小さいトナーも大きいトナーも電
荷注入されるから、記録媒体上に転写・定着された可視
的パターンのうち、第１種の画像信号に対応する部分は
、時定数の小さいトナーによって構成され、第２種の画
像信号に対応する部分は、２種のトナーによって構成さ
れる。仮に、時定数の小さいトナーが赤色、時定数の大
きいトナーが黒色に着色されているとすれば、可視的パ
ターンのうち、第１種の画像信号に係る部分は赤色とな
り、第２種の画像信号に係る部分は、赤・黒混合色とな
る。従って、可視的パターンは、２色となる。

なお、後述するように、第２種の画像信号の印加時間の
調整によって、上記の如き場合、第２種の画像信号に対
応するパターン部分を実質的に黒色トナーのみで形成す
ることも可能である。

以下、適宜、図面を参照しながら、具体的に説明するが
、まず、本発明の原理的部分の基礎となっているいくつ
かの実験事実につき説明しておく。

まず、ＬＩＳ前記録方式において、得られる可視的パタ
ーンの像濃度であるが、これは、トナーに注入される電
荷量、すなわちトナーの帯電量に比例することが知られ
ている。

つぎに、トナーの帯電量については、次のような事実が
知られている。すでに述べたように、ＬＩＳ前記録方式
においては、トナーに電極を接触させて、トナ一層の厚
み方向に電圧を印加し、トナーへの電荷注入によりトナ
ーの帯電を行なうのであるが、トナーの帯電量は、上記
電圧の印加時間に比例する。

トナーの帯電、すなわち、トナーへの電荷注入は、トナ
ーの体積抵抗によシ左右され、上記体積抵抗の小さい程
、電荷注入はすみやかに行なわれる。この傾向は、トナ
ーの除電に関しても同様である。

さて、本発明者はまた、以下の如き実験を行った。

すなわち、株式会社リコー製の複写機ＤＣ−５２０用の
赤色トナーと、この赤色トナーに対し、ひと桁はど体積
抵抗の小さい試作の黒色トナーとを、略等分に混合し、
この混合トナーの層を、電極を兼ねたドクターによりド
ナー上に形成しつつ、ドクターから負電荷を注入して、
トナ一層を均一に負帯電させ、ついで、このトナ一層に
多針電極を接触させ、画像信号として、＋３００Ｖ、印
加時間０．２５ｍ５ｅｅのものを印加し、この画像信号
に応じて正帯電したトナーを選択的に、記録媒体として
普通紙上に転写したところ、良好な黒色画像を得ること
ができた。なお、ドナー表面上のトナ一層の移動速さは
５０ＷｒＶ′式である。

上記黒色画像は極めて高い画像濃渡を有しており、顕微
鏡による検査の結果、略１００　％黒色トナーで構成さ
れていることが分った。

上記黒色画像が略１００チ黒色トナーで構成されていた
、という事実からして、多針電極からの電荷注入が、低
抵抗の黒色トナーに選択的に行なわれたということが分
る。すなわち、上記赤黒２色のトナーは、その体積抵抗
の差により、電荷注入の時定数に有、意の差があり、上
記の短時間の画像信号によっては、時定数の小さい黒色
トナーのみがよく電荷注入されたのである。

また、黒色画像の像濃度が極めて高かった、という事実
からは、次のことが分る。すなわち、ドナー上のトナ一
層においては、赤・黒２種のトナーがランダムに混合し
ているのであるが、黒色トナーへの選択的な電荷注入は
、層厚の略全体にわたって行なわれ、且つ、正電荷を注
入された黒色トナーは、その殆どすべてが、記録媒体上
へ転写され、赤色トナーの方は逆に、その殆ど全てがド
ナー上にとどまるのである。

発明者は、さらに、体積抵抗の小さいトナー、すなわち
、電荷注入の時定数の小さいトナーについて、その帯電
量と、得られる画像の像濃度の関係について実験し、第
１図の如き結果を得た。第１図において、縦軸は画像濃
度、横軸は、トナ一単位質量あたりの帯電量を示す。曲
線１−１は転写電圧−１００ｖに対するもの、曲線１−
２は、転写電圧−３５Ｖに対するものである。

この結果から、次のことがわかる。すなわち、転写電圧
が十分に大きいときは、画像濃度は、トナーの帯電量と
ともに増加して、ついには飽和する。これに対し、転写
電圧が低いときは、画像濃度は、トナーの帯電量ととも
に、まず増加し、ついでピークに達し、以後は、トナー
の帯電Ｌｆ）増加に従い、次第に低下する。このことは
、転写電圧が低いとき、トナーの転写効率が、曲線１−
２の如くに変化することを示す。トナーの帯電量が大き
くなりすぎると、転写効率が低下するのは、トナーの帯
電量が大きくなると、ドナー中に誘起する電荷とトナー
の電荷との間の静電引力が、転写力をうわまわるためと
考えられる。

さて、以下、具体的な例に即して説明する。

２種のトナーとして、電荷注入の時定数が、第２図の如
き大小関係にあるものを試作した。

第２図における曲線２−１は、時定数の小さいトナーに
関する電荷注入特性であって、この時定数の小さいトナ
ーは赤色に着色された。−曲線２−２で示す如き電荷注
入特性を有する、時定数の大きいトナーは黒色に着色さ
れた。これらトナーにおける時定数の調整は、スチレン
樹脂中に混入する染料、顔料の割合をかえることにより
行なった。

そして、本発明を実施するための装置として、第３図に
示す如きものを試作した。

第３図において、符号１はドナー、符号２はホッパー、
符号３はドクター、符号４は多針電極、符号５は中間転
写ローラー、符号６は転写ローラーを、それぞれ示して
いる。

ローラー状のドナーｌは、従来知られているＬＩＳ前記
録方式に用いられるのと同一のものであって、接地され
、矢印方向に回動可能である。

ホッパー２は、本体２１、ローラー２３により構成され
、ドナー１の上位に配備される。上記２色の試作トナー
を略等分に混合してなる混合トナーＴは、ホンパー２内
に貯えられ、ホンパー２の、下ナー１の上部周面に臨む
、補給用の開口部から、ドナー１の上部周面に補給され
る。

ドクター３は、電極を兼ねて、ホッパー２の、図面上左
方側板部に設けられ、抑圧手段３１によって、そのエツ
ジを、ドナー１の周面に、図面に垂直な方向、すなわち
、ドナー１の回動軸方向にわたって圧接させており、電
源Ｅ１に接続されている。

多針電極４は、図面に垂直な・方向を長手方向とする細
板状であって、その長手方向にそう一側端面には、埋設
された多数の針電極の微小な端面が整然と配列露呈して
いる。多針電極４は、上記針電極端面を露呈させた側端
面を、長手方向にわたって、ドナー１の左側周面に圧接
させている。

中間転写ローラー５は、金属ローラー５１の周面に電気
絶縁層５２を設けてなり、その周面を軸方向にわたって
、ドナー１の下部５周面に当接させている。金属ローラ
ー５１は電源Ｅ３に接続されている。

転写ローラー６は、金属ローラーであって電源Ｅ４に接
続され、中間転写ローラー５と平行に設けられて、同ロ
ーラー５と共働して、記録シートＳを矢印方向へ挾持搬
送しうるようになっている。

ローラー７は、中間転写ローラー５と同様のものであっ
て、その金属ローラーが電源Ｅ２に接続され、ドクター
３と多針電極４との間で、ドナー１に対して、接離可能
となっている。

ドクター状電極８は、電源’Ｅ５に接続され、ローラー
７と多針電極４との間で、ドナー１に対して接離可能と
なっている。

さて、この装置を用いて、以下の如く、２色記録方法を
実施した。

ローラー７と、ドクター状電極８を、第３図の如く、ド
ナーｌから離し、ドナー１を、周速５０ｍｍ／ｗｃで回
動させつつ、矢印方向へ回動させ、ドクター゛３に、電
源Ｅ１から一１００Ｖを印加した。

混合したトナーＴは、ドクター３により、ドナー１上に
層形成されつつ電荷注入され、均一に負帯電した、混合
トナーＴの層がドナー１上に得られた。この状態におい
て、トナーの帯電量は、いずれのトナーも、−２０μｃ
／ｇであった。

多針電極４に、第１種の画像信号として、赤ポジ画像信
号を、＋３００Ｖ、印加時間Ｑ、ｌ　ｍ５ｅｃで印加し
、同時に、第２種の画像信号として、黒ポジ画像信号を
、＋　３００　Ｖ、印加時間Ｑ、５ｙａｓｅｃ　で印加
した。

なお、画像信号をアレンジし、このようにしてドナー１
上に得られる潜像が、ドナー１の周面の移動方向へ、本
来の画像長の１．５倍となるようにしだ。

かくして、得られたドナー上のトナーの帯電分布に従い
、正帯電トナーを、中間転写ローラー５上に転写し、さ
らに、記録シートＳとしての普通紙上へ転写した。

中間転写ローラー５の周速は、ドナー１の周速のも、す
なわち、３３．３ｒＩＬｍ／（８）に設定されている。

これによって、正帯電トナーの分布は、中間転写ローラ
ー５の周面に転写されるとき、同ローラー５の周面の移
動方向へ騎に短縮されるので、記録シートＳ上に得られ
る可視像は、本来の画像長となっている。

記録シー）Ｓ上へ転写された２色可視像は、不図示の定
着装置により記録シー）Ｓ上へ定着される。可視像を記
録シートＳ上へ転写したのちの、中間転写ローラー５は
、不図示のクリーニング部材でクリーニングされる。

まず、電源Ｅ３により中間転写ローラー５に印加する電
圧を−１００Ｖ　、電源Ｅ４により転写ローラー６に印
Φ口する電圧を一２００ｖ　　として転写を行ったとこ
ろ、高画像濃度の２色画像が得られた。しかし、赤色画
像でない方の画像は、赤色トナーと黒色トナーとの混合
系で形成されるため、混色により、若干、茶色っぽい色
となった。

そこで、電源Ｅ３による中間転写ローラー５への印加電
圧を一３５ｖ１電源Ｅ４による転写ローラー６への印加
電圧を一１３５ｖ　　としたところ、今度は、高画像濃
度の、赤・黒２色画像が得られた。定着装置の作動を停
止させ、粉体像の状態で可視像を得、黒色画像を分析し
たところ、５〜２０チの赤色トナーが含まれていたが、
目視では、真黒な画像に見えた。第２種の画像信号の印
加時間が長いため、赤色トナーに十分な正電荷が注入さ
れ、転写電圧が低いこととあいまって、赤色トナーの転
写効率がおちたためである。

ドクター３への電源Ｅ３による電圧印加を解除して、上
記と同様の２色プロセスを行なってみたところ、やはり
、２色画像が得られたが、得られた記録画像には若干の
地肌汚れが見られた。

一般的な状況化で２色記録を行う場合、赤トナーの消費
に比して黒トナーの消費が大きくなるが、赤色トナーの
量対黒色トナーの量が２：ｌとなるまでは、２色記録画
像の画像上の問題は生じなかった。

次に、ローラー３とドクター状ブレード８とを、ドナー
ｌに当接させ、ドクター３に、−１００ｖの電圧ヲ、Ｑ
、１ｍ５ａｅオン、５．９ｍ５ｅｃオフの条件で印加し
て、層形成される混合トナーＴのうちの赤色トナーのみ
を帯電させ、このように帯電した赤色トナーのみを、ロ
ーラー３により選択的にドナー見上から除去した。ロー
ラー３への、電源Ｅ２からの印加電圧は＋５０Ｖである
。

ついで、ドクター状電極８に、電源Ｅ５から一１００Ｖ
の電圧を連続印加して、黒色トナーを一２０μｃ／ｇに
帯電させ、多針電極４に＋３００　Ｖ　、印加時間０５
ｒＩＬｓｅｃの画像信号を印加し、電源Ｅ３．Ｅ４の電
圧を、それぞれ−３５Ｖ　、　−１３５Ｖとして転写を
行った結果、良好な、黒色単色記録画像を得ることがで
きた。

なお、上記いずれの場合も、Ａ４サイズの記録を１分間
あたり１０枚の割合で行なうことができた。

このように、本発明によれば、ＬＩＳ前記録方式を利用
した新規な２色記録方法を提供できる。

本発明の実施にあたっては、従来のＬＩＳ前記録装置を
、はとんど、そのまま使用できるので、ＬＩＳ前記録方
式における、小型、低コスト、高解像力、高速等の長所
を、そのままいかすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、画像濃度とトナーの帯電量の関係を説明する
だめの図、第２図は、本発明の実施に用いる２種のトナ
ーの、電荷注入特性を示す図、第３図は、本発明を実施
するだめの装置の１例を略示する説明図的正面図である
。 １・・・ドナー、　　２・・・ホッパー、　　３・・・
ドクター、４・・・多針電極、　５・・・中間転写ロー
ラー、６・・・転写ローラー、　　Ｔ・・・混合トナー
、Ｅｌ、　Ｅ２．　Ｅ３．　Ｅ４．　Ｅ５・・・電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　電荷注入の時定数が互いに有意に異なり、相互に
   異なる色に着色された、２種のトナーを混合してなる、
   混合トナーの層を、ドナー上に形成し、多針電極に第１
   種の画像信号を印加し、上記画像信号−の印加時間を短
   かくして、上記ドナー上の混合トナーの層中における、
   時定数の短かいトナーにのみ、所定の極性の電荷を注入
   し、上記多針電極もしくは他の多針電極に、第２種の画
   像信号を印加し、その印加時間を長くして、混合トナー
   の層の、２種のトナーのいずれにも、上記所定の極性の
   電荷を注入して、上記第１種、第２種の画像信号に従う
   、混合トナーの帯電分布を得、 第１種、第２種の画像信号に従って、所定の極性の電荷
   を注入されたトナーを、上記帯電分布に従って、記録媒
   体上に転写・定着することを特徴とする、２色記録方法
   。 ２、特許請求の範囲第１項において、 ドナー上に形成された混合トナーの層は、多針電極によ
   る電荷注入以前に、均一に帯電されており、その帯電極
   性が、多針電極による注入電荷の極性と逆極性であるこ
   とを特徴とする、２色記録方法。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項において、第２
   種の画像信号の印加時間を、時定数の大きいトナーの帯
   電量が、最も転写されやすい帯電量程度となり、時定数
   の小さいトナーの帯電量が、実質的に転写されない程度
   の大きさとなるように、設定することを特徴とする、２
   色記録方法。