JPH02181180A - 記録装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、複写機あるいはプリンタとして使用される記
録装置に関する。

（従来の技術） 従来、原稿を複製するための装置として、電子複写機あ
るいは製版・印刷装置が知られている。

一般に電子複写機は、複写作業の段取りが簡単で装置の
取扱いも容易である。これに対し製版・印刷装置は、原
稿から原版を作り、この原版を使って記録紙への転写を
繰返すことかできるため、原版を作ったのちは高速度で
印刷できるとともに、同一原稿からの複製枚数か多くな
ればなるほど印刷コストか安くなるといった利点かある
。

ところで、従来の製版・印刷装置は、同一原稿からの複
製枚数が下校程度以下では原版が占めるコストの割合が
大きいため電子複写機に比べて印刷コストが高く、しか
も原版を作る工程が必要であるため作業の段取りに手間
と時間がかかる。

方、電子複写機は１枚の原稿を］枚複写するたびに帯電
や露光、現像、除電等のプロセスを繰返すため、同一原
稿からの複写枚数か増えても１枚当りの複写コストは安
くならないし、複写速度は印刷機に比べてかなり遅い。

こうした問題に対処す、るものとして、電気複写機にお
いても、従来の技術の延長線上において、より印刷に肉
薄したスピードで複写でき、しかも印刷機のような熟練
を要する作業や段取りを要しないものが実用化されてき
ている。

しかしながら、複写速度をさらに高速化するには、原稿
の露光や現像剤の定着あるいは帯電等に要する電力が極
めて大きくなり、通常の商用電源を使用できなかったり
、複写速度を上げようとすると現像速度等に無理が生じ
ることにより画質が犠牲になるといった問題かある。

そこで本発明者等は、永久磁化可能な第１の磁性ｌ・ナ
ーにより、像担持体上に固定され、画像に対応した第１
のトナー像を形成し、これを着磁手段により着磁せしめ
て印刷原版たるマスター像とし、このマスター像に形成
された磁気潜像を第２の磁性トナーにより現像すること
によりマスター像上にマスター像（第１のトナー像）と
同一の第２のトナー像を得、このトナー像を被転写材に
転写する記録装置を発明し、提案した（特開昭［１３−
２９２７３）　　。

この記録装置は、従来の電子複写機と同様の簡単な操作
によって印刷機と同様に同一原稿からの多数枚複製か高
速で行え、しかも、低消費電力のものであるという利点
を有する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、」二記記録装置には次の様な大きな問題
かあった。

すなわち、上記記録装置においては、磁気潜像か形成さ
れたマスター像を磁性トナーで現像するわけであるが、
この現像時のマスター像に付着する磁性トナーの量は十
分な量でなく、そのため、最終的に用紙上に得られた複
製画像の濃度は、例えば電子写真方式に比べてかなり低
いものであった。

上述の問題は、マスク−像の磁気潜像の強度が弱い事に
起因するもので、改良が望まれていた。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、電子写真方式の複写機と同等の高い濃度の画像が
得られ、また、簡単なプロセスによって印刷機と同様に
同一原稿からの多数枚複写が高速に行なうことができる
記録装置を提供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明に係る記録装置は、像担持体上に静電潜像を形
成する静電潜像形成手段と、永久磁化が可能な磁気特性
を有する磁性材を含む第１の磁性トナーによってこの静
電潜像を現像する第１の現像手段と、この第１の現像手
段により前記像担持体上に得られた第１のトナー像を前
記像担持体上に定着する定着手段と、この定着された第
１のトナー像上に磁気潜像を形成する磁気潜像形成手段
と、この磁気潜像を第２の磁性トナーで現像する第２の
現像手段と、この第２の現像手段により第１のトナー像
上に得られた第２のトナー像を被転写材に転写する転写
手段とを具備する記録装置であって、前記第１の磁性ト
ナーの体積平均粒径は、１０　ｌｔ　ｍ以上であると共
に前記第２の磁性トナーの体積平均粒径よりも大きいこ
とを特徴とする。

（作用） この発明では、上述したように、永久磁化が可能な磁気
特性を有する磁性材を含み、且っ像担持体上に形成され
た静電潜像を現像してマスター像を形成する第１の磁性
トナーの磁性材の体積平均粒径を１０μｍ以上にすると
共に、第１の磁性トナーからなるマスター像に形成され
た磁気潜像を現像する第２の磁性トナーの体積平均粒径
より大きくする。これにより、用紙上に実用的な高い濃
度の画像が得られる。すなわち、第１の磁性トナーを、
現像時に電荷注入によって帯電される導電性磁性ｌ・す
〜とし、その体積平均粒径を１０μｍ以上と通常の摩擦
帯電型の絶縁性トナーに比べて大きくしたので、付着量
の多いトナー像が得られ、この像担持体上のトナー像を
像担持体上に定着することによって得られたマスター像
は、厚い膜状の像となる。このマスター像を磁化した場
合に形成される磁気潜像は、強度が大きく、かつ均一で
ある。一方、この第１のトナーは前述したように導電性
磁性トナーであるから、粒径を大きくしたことによる解
像力の低下は実用上はとんどない。このような磁気潜像
を、第１のトナーよりも体積平均粒径が小さく普通紙等
への静電転写が可能な絶縁性磁性トナーである第２の磁
性１・すで現像することにより、マスター像上のトナー
付着量（現像量）が大幅に増加し、結果として、用紙上
の画像濃度か増加して、実用的な濃度の画像を得ること
ができる。なお、第１のトナーの体積平均粒径の上限は
５０μ■哄ヰであることが好ましく、第２のトナーの体
積平均粒径は４乃至２０μｍであることが好ましい。

（実施例） この発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は、この発明の一実施例に係る記録装置を示す概
略構成図である。この記録装置は、電子写真方式により
、第１の磁性トナーよりなる第１のトナー像（マスター
像）を得、これに磁気潜像を形成後、この磁気潜像を第
２の磁性トナーで現像して第２のトナー像を得、この第
２のトナー像を被転写祠に転写して記録を行なうもので
ある。

第１図において、ドラム１の周囲には、帯電チャージャ
２、静電潜像形成のための露光光学系３、図示しない第
１の磁性トナーＴ１か収容された第１の現像器４、プラ
ッジャ・ランプを備えたマスター像定着装置５、第２の
磁性トナーＴ２が収容された第２の現像器６、転写前チ
ャージャ７、転写チャージャ８、マスター像（第］のト
ナー像）に磁気潜像を形成する、磁気潜像形成手段とし
ての磁気ヘッド９が順次配設されている。

ドラム１の外周部には、ドラム１の外周を取巻くように
、像担持体としての感光体ベルト１４が設けられている
。この感光体ベルト１４は、その表面部分に静電潜像を
形成するための感光体層１４ａを備えている。この感光
体層１４ａは、例えば可視域に感度を持たせるべくロー
ズベンガル等の色素により長波長増感された酸化亜鉛等
の誘電体で形成されている。この感光体で形成］４は、
印刷を行なうべき原稿が変わる毎に、新たに所定のサイ
ズ分ずつ供給口ロール１５からドラム５上に繰り出され
るとともに、使用済の部分を巻取口ル１６に巻取るよう
になっている。

ドラム１は、図示しない駆動機構によって、少なくとも
第１の速度Ｖ１と第２の速度■２で図示矢印方向に回転
させることができるようになっている。例えば、ドラム
５の周面の第１の速度Ｖ１としては１０−５０ｍｍ／ｓ
ｅｅ　、第２の速度Ｖ２として５００ｍｍ／ｓｅｅ以上
が選択されて駆動されるようになっている。

露光光学系３は、原稿で反射した光源からの反射光を感
光体ベルト１４に照射するものである。

磁気ヘッド９は、感光体ベルト１４の全幅に対応する長
さを有する例えば単トラックのヘッドにより構成される
ものである。この磁気ヘッド９は、図示矢印ｃｄ力方向
移動可能に配設されており、後述するマスター像作成工
程時は、図示矢印Ｃ方向へ移動して感光体ベルト１４に
近接するように設定され、印刷工程時は図示矢印ｄ方向
へ移動して感光体ベルト１．４から離れて待機するよう
になっている。

また、転写材である用紙Ｐは給紙ローラ１１によって給
紙され、一対のレジスト・ローラ１２によってタイミン
グか取られてドラム１へ案内されるようになっている。

図中１３はターンローラ、１０は用紙Ｐにトナー像を定
着させる定着装置である。

第１の磁性トナーＴｌ　　（本発明の磁性トナー）が収
容された第１の現像器４は、磁性］成分現像装置であり
、ドラム１と同期して回転する非磁性のスリーブ］７と
スリーブ］７の内側に配置され、ドラム］と同一方向に
回転するマグネット・ロル］８及びドクターブレード１
つとで構成されている。第２の磁性トナーＴ２か収容さ
れた第２の現像器も同しく、非磁性のスリーブ２０、マ
グネット・ロール２１、ドクターブレード２２とで構成
されるか、このマグネット・ロール２１の磁界か、マス
ター像に形成された磁気潜像に及ぼす影響を小さくする
ために、Ｎ極とＳ極の中間か現像位置に一致するように
、マグネット・ロール２２が固定配置されている。

第１のトナーＴｌは、永久磁化が可能な磁気特性を有す
る磁性材と、樹脂バインダーとを主体として構成されて
いる。この第１のトナーは、その体積平均粒径が１０μ
ｍ以上であり、且つ後述する第２のトナーＴ２の体積平
均粒径より大きくなるように構成されている。また、こ
の第１の１・すの体積平均粒径は実用上５０μｍ以下で
あることが好ましい。第１のトナーに含まれ、永久磁化
可能な磁性材を構成する磁性体粒子としては、特に、保
磁力が３００エルステツド以」二のものが好適で、γ−
Ｆｅ２Ｏ３、ｃｏ−γ−Ｆｅ２Ｏ３、バリウム、フェラ
イト、鉛フェライト、コバルトフェライト、ニッケルフ
ェライト等の酸化鉄系の磁性体あるいはＣｒＯ２があげ
られる。

また、この第１の磁性ｌ・ナーにおけるバインダ］１ 用の樹脂は定着方式によって適宜選定されるか、例えば
エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレンアクリル酸系
共重合体、低分子量ポリプロピレン、スチレン、エボキ
ン、ポリエステル、ポリアミド及びカルバワックス、パ
ラフィンワックス、ポリエチレンワックス、アミドワッ
クスなとのワックス類等を用いることができる。

さらにまた、第１の磁性トナーにおいては、上記磁性材
とバインダー用樹脂の他に、電気抵抗調整剤（例えば、
カーボンブラック等）、あるいは他の添加剤がトナーの
要求性能に応じて適量添加される。

第１の磁性トナー含有させる磁性料粒子の含有量は磁気
特性の点て多い方か望ましいが、定着性の点で制限かあ
り、実際上は、３０〜７０重量％含有させることによっ
て実用」二好ましい磁気特性の磁性トナーか得られる。

また、第１の磁性１・すの電気抵抗、すなわち体積抵抗
率は］０１２Ω・ａｍ以下であることか好ましく、］０
９Ω・ｃｍ以下であることか一層好ましい。このように
第１のト］　２ ナーを導電性にし、この導電性磁性トナーを感光体等の
像担持体上に形成された静電潜像に供給して静電潜像が
作る電界によりこの磁性トナーに電荷注入をおこさせて
現像することによって、トナ自体か現像電極の役割をは
たす。従って、静電潜像を忠実に現像することができ、
エツジ効果かなく極めて高解像力で且つち密性に優れた
トナ像を像担持体上に得ることかできる。このため、前
述のように磁性Ｈの体積平均粒径を、１０μｍ以上と通
常の静電潜像を現像する絶縁性の磁性トナーに比べて大
きくしても、解像力の低下は少ない。一方、このように
粒径の大きい第１の磁性トナーにより、より厚みの厚い
マスター像が得られる。

第２の磁性トナーＴ２は残留磁化あるいは保磁力か小さ
い磁性料、例えばマクネタイト（Ｆｅ２０４）等をバイ
ンダー用樹脂に含有させた高抵抗の磁性トナーで、体積
平均粒径が４μｍ〜２０μ川の間に設定されている。

次に、以上のように構成される記録装置の動作について
、第２図から第１０図を参照しながら詳細に説明する。

この記録装置における記録工程は大きく分けてマスター
像作成工程と印刷工程の２つの工程からなる。先ず、マ
スター像作成工程について説明する。第２図において感
光体ベルト１４は速度Ｖ１で図示矢印方向に回転移動し
ていて、帯電チャジャ２によって感光体ベルト１４の感
光層１４ａか均一にマイナス帯電（例えば−６００Ｖ）
される。次いで、第３図に示す如く、光学系３により像
露光が施され、光が照射された部分の電荷が消滅して感
光層１４　ａ上に画像に応じた誘電潜像が形成される。

こうして得られた静電潜像は第４図に示す如く、第１の
現像装置４により第１の磁性１・す−Ｔ１で現像される
か、この第１の磁性トナＴ１は導電性磁性トナーである
ので、感光層１４　ａの潜像電荷によってこの第１の磁
性トナＴ１には電荷が誘起されて帯電し、クーロン力に
よって感光層１．４８に付着現像される。さらに、第５
図に示すように、感光層１４ａに吸引イー１着された第
１の磁性１・す−は、定着装置５のフラッシュ・ランプ
により溶融され、感光層１４ａ上で熱定着されて第１の
磁性Ｉ・ナー像５１となる。

このようにして感光体ベルト１４上に形成された第１の
磁性トナーＴ１からなる第１のトナー像５］には、第６
図に示す如く、磁気潜像形成手段としての磁気ヘッド９
により磁気潜像が形成される。この磁気潜像の形成＝ｌ
二程については後で詳細に述べる。

このようにして形成された第１のトナー像の磁気特性に
ついて説明する。第１５図は、第１の磁性トナーＴ］の
ヒステリシス・ループの一例を示すグラフであり、保磁
力Ｈｅはおおよそ１７５゜エルステッドになっている。

従って、当然の如く、感光体ベルト］４上に形成された
第１のトナー像５］もこれと同し保磁力を有する。

以上の第２図から第６図までのマスター像作成工程によ
って、磁気潜像が形成されたマスター像５２か得られる
。なお、このマスター像作成工程では、感光体ベルト１
４の移動スピードは全てＶｌのスピードで順次、連続し
て行なわれる。

次に、第１の磁性トナーの体積平均粒径かマスター像の
厚みに与える影響について説明する。第１３図は、第１
の磁性トナーＴ１の体積平均粒径と、得られたマスター
像の平均厚み及び解像力との関係を実験的に求めた結果
を示すグラフである。

この図から、第１の磁性トナーの体積平均粒径が大きく
なるに従ってマスター像の平均厚みは増加することかわ
かる。一方、解像力は体積平均粒径が大きくなるに従っ
て悪くなることが示されているが、本質的にこの第１の
磁性トナーが導電性磁性トナー（ここで用いたのは体積
抵抗が約１０　Ω・ｃｍのトナー）であるために、解像
力がもともと極めて良く、体積平均粒径が、４０μｍ程
度でもほぼ良好な解像力が得られる。

次に印刷工程について説明する。先のマスター像作成工
程がドラム１周分に亘って行なわれた後、第２の速度■
２で高速回転させられる。先ず、第７図に示す様に磁気
潜像が形成されたマスター像５２には第２の磁性トナー
Ｔ２が磁気引力によって付着し、このマスター像５２上
に、このマスク像５２と同一な＠２のトナー像５３が得
られる。

そして、第８図に示す様に、転写前チャージャ７により
この第２のトナー像５３はマイナス極性に帯電され、さ
らに、転写チャージャ８で用紙Ｐに転写（第９図）、そ
して定着装置１ｏによって定着され（第１０図）、用紙
Ｐ上には複製画像が得られる。

ここで、上記記録工程のうち、磁気潜像形成工程と第２
の現像工程について第１１図及び第１２図を用いて詳細
に説明する。

この発明の記録装置において、印字抜けのない均一な画
像を得るための重要なポイントはマスク像（第１のトナ
ー像）５２上に、このマスク像５２上全面に亘って第２
の磁性トナーＴ２を均一に付着させる事であり、それは
、取りも直さず、マスター像５２上に−様な磁気潜像を
形成する、すなわち、マスター像５２上に、第２の磁性
トナＴ２を均一に付着さぜる様なモレ磁界（モレ磁束）
のパターンを形成する事である。

本発明者等か実験により、種々検討した結果、磁化方向
が一定長さΩで交互に反転する様にマスター像（第１の
トナー像）５２を磁化する事によって、このマスター像
５２上に、第２の磁性トナＴ２を均一に付着させる様な
モレ磁界のバタンか得られることか判った。

そして、上述の磁化方向か一定長さで交互に反転する様
に磁化する磁化方向はマスター像５２の面方向に磁化す
る場合（長手方向磁化）、マスク像５２の厚み方向に磁
化する場合（垂直方向磁化）の両方ともに、均一なモレ
磁界パターンか得られることか判った。

第１１図は磁気ヘット′９の側面図であり、この磁気へ
７１・９は、単一の記録トラック幅を有するコア３１と
、コア：３］に巻かれたコイル３２とを備えている。コ
ア３］の第１のトナー像に対向する而には、ギャップｇ
が形成されており、このギャップｇに発生する磁束によ
り第１の１・す−像５］を磁化するようになっている。

Ｅはコイル３２に電流を流すための電源であり、この電
源Ｅ］８ が出力する一定周波の交番する矩形波の電圧Ｗがコイル
３２に供給される。第１２図は、第１１図に示す長手方
向磁化用磁気ヘッド９によって形成されたマスター像５
２上の磁気潜像に第２の磁性トナーＴ２が付着する現像
を模式的に示すものである。上述したように磁気ヘッド
９の前面ギヤツブｇ近傍で、時間的に交番する磁界が発
生していて、感光体ベルト］４が磁気ヘッド９の下を一
定速度Ｖ１で移動、通過する事により、マスター像５２
上には、マスター像５２の面方向で、一定長さで磁化方
向が交互に反転する磁気潜像が形成される。この第１２
図に示すように、磁化転移部Ｍからもれ磁束が発生し、
外部に磁界を発生させる。

もれ磁束は各々の磁化転移部Ｍの間でループを作り、第
２の現像器６によってマスター像５２近傍まで搬送され
た第２の磁性トナーＴ２はこのもれ磁束のループに沿っ
て、トナー・チェーンを形成して、マスター像５２上に
均一に付着、現像して、マスター像５２と同一の第２の
トナー像５３が得られる。

ここで、一定長さΩすなわち磁化転移部Ｍの間の距離は
、上記交番する矩形波の電圧Ｗの周波数をＩ゛（肚）、
感光体ベルト１４の移動スピード（正確には、磁気ヘッ
ド３０と感光体ベルト１４との相対スピード）をＶ　ｌ
　（ｍｍ／　ｓｅｅ　）とすれば、単純には、ρ−Ｖ　
１．　／　２　ｆ　　（ｍｍ）で表わされる。

例えばｆ　＝　１　ｋｌｌｚ　、　Ｖｌ　＝　６０ｍｍ
／ｓｅｅとすれば、ρ−０，０３ｍｍ５すなわち、３０
μｍとなる。

一方、図面を用いて説明しないか、垂直方向磁化の場合
についても同様で、垂直磁化用磁気ヘッドでマスター１
象５２の厚み方向に交互に反転する磁化方向で磁化すれ
ば良い。

以上説明したようにして磁気潜像をマスター像上に形成
すれことにより、均一な画像が得られるわけである。

第１４図は、第１の磁性トナーＴＩの体積平均粒径を種
々変えることによって得られたマスク像５２を、記録ピ
ッチΩ−３０μｍで磁化した場合のマスターＩｇ！５２
の平均厚みと印刷工程で用紙上Ｐに得られた画像の画像
濃度の関係を示す。実用的な画像濃度は１．０程度であ
るから、実用的な画像濃度を得るには、第１４図から、
マスク像５２の平均厚みは約５μ以上好ましくは８μｍ
以上であれば良いことがわかる。マスター像の厚みは、
第１のトナーの体積平均粒径の半分程度であることが判
明しているから、マスター像５２を形成する第１の磁性
トナーの体積平均粒径は、１０μｍ以上望ましくは、２
０μｍ以上、そして、高解像力を望むならば、５０μｍ
以下が好ましく、３０μｍ以下が一層好ましい。

この発明の記録装置の利点は、同一原稿からの多数枚複
製が高速で行なえることであるか、それは、前述のマス
ター像作成工程により、−度マスター像を作ってしまえ
ば後は第２の現像工程（第７図）、転写前帯電工程（第
８図）、転写］−程（第９図）、定着工程（第１０図）
からなる印刷工程を高速で行えば簡単に実現されるから
である。

これは、高速化の障害となる静電潜像、あるいは磁気潜
像の形成工程がないためである。

なお、この発明は、上記一実施例に限定されるものでな
い。すなわち、上記実施例では感光層１４ａを酸化亜鉛
としたが、これに限らす有機光導体等の感光体を用いて
も良いし、感光体のかわりに像担持体として、誘電体を
用い、静電記録方式によって静電潜像を形成してもよい
。

また、感光層１４ａへの像露光手段として、上記実施例
のように原稿からの反射光を照射する代りに、レーザビ
ームを照射してもよい。

さらに、また、磁気ヘッド等の磁気潜像形成手段は、こ
の発明の骨子を離脱しない範囲であれば、いかなる手段
を用いて行なっても良い。

なお、本発明の磁性トナーは、この磁性トナーで形成さ
れた画像磁化して用いる記録装置全てに適用されること
は言うまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、高い濃度でか
つ、均一で鮮明な画像か得られ、従来の電子複写機と同
様の簡単な操作によって印刷機と同様に同一原稿からの
多数枚複写が高速に行え、かつ低消費電力を図ることが
できるとともに、均−で鮮明な画像を得ることのできる
記録装置を提供することかできる。

【図面の簡単な説明】

図面は全てこの発明の実施例に関するものであり、第１
図は記録装置の構成を示す概略図、第２図乃至第１０図
は記録工程を説明するための図、第１１図は磁気ヘッド
の概略断面図、第１２図は磁気島像の状態を示す図、第
１３図は第１−の磁性トナーの体積平均粒径と得られた
マスター像の平均厚み及び解像力との関係を示すグラフ
図、第１４図はマスター像の平均厚みと画像ａ度との関
係を示すグラフ図、第１５図は第１の磁性１・すの磁気
特性を示すグラフ図である。 ２・・・帯電チャージャ、３・・・像露光光学系・光、
４・・・第１の現像器、５・・・フラッシュ定着器、６
・・第２の現像器、８・・・転写チャージャ、９・・・
磁気ヘッド（磁気潜像形成手段）、］４・・・感光体ベ
ルト（像担持体）、Ｔ１・・・第１の磁性トナＴ２・・
・第２の磁性トナー　５２・・・マスター像（第１のト
ナー像）、５３・・・第２のトナー像。 ７７一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成手
   段と、永久磁化が可能な磁気特性を有する磁性材を含む
   第１の磁性トナーによってこの静電潜像を現像する第１
   の現像手段と、この第１の現像手段により前記像担持体
   上に得られた第１のトナー像を前記像担持体上に定着す
   る定着手段と、この定着された第１のトナー像上に磁気
   潜像を形成する磁気潜像形成手段と、この磁気潜像を第
   ２の磁性トナーで現像する第２の現像手段と、この第２
   の現像手段により第１のトナー像上に得られた第２のト
   ナー像を被転写材に転写する転写手段とを具備する記録
   装置であって、前記第１の磁性トナーの体積平均粒径は
   、１０μｍ以上であると共に前記第２の磁性トナーの体
   積平均粒径よりも大きいことを特徴とする記録装置。