JPS632088A - 画像記録方法および装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はトナーにより画像記録を行う画像記録方法およ
び装置に関する。

〔従来の技術〕

トナーにより現像ドラム上にトナー画像を形成し、この
トナー画像を記録紙に転写するようにした画像記録方法
あるいは画像記録装置は、−般的によく知られている。

このような画像記録技術の中で、導電性磁性トナーを現
像ドラムと画像記録電極とが若干のギャップを有して対
向して配置された領域に供給し、磁界によって現像ドラ
ムと記録電極との間のギャップ部にトナーによるトナー
チエインを形成し、記録電極に画像に対応した電圧を印
加することによって、現像ドラム上にトナー画像を形成
するようにした画像記録手法が知られている。このよう
な方法は、例えば、特公昭５５−３０２２８号公報、特
開昭５８−５０５５７号公報に開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した方法によれば、低い記録電圧の印加によって画
像記録ができる、高速に画像記録ができるなどの秀れた
特性を有する。

ところで、現像ドラム上に記録したトナー画像は、転写
ローラを用いた静電転写、圧力転写あるいは熱転写等に
よって記録紙等の最終記録材に転写され、その後定着処
理がなされる。

しかし、実際にトナー画像を普通紙等の記録紙に転写を
行ってみると、必ずしも良好な転写が得られず、画質向
上の点で転写が非常に大きなポイントとなっている。転
写ローラによって静電転写を行う場合について考えてみ
ると、現像ドラムに付着しているトナー（トナー画像）
の付着力より大きく作用する方向が逆の電気力を記録紙
に付与し、トナーを現像ドラムから記録紙に吸引し転写
する如き原理となっている。この場合、記録紙への電気
的吸引力を大きくすれば、現像ドラム上のトナーの大部
分が記録紙に転写し、転写効率が良好になることが期待
される。しかし、トナーとして導電性トナーを用いた場
合であって、トナーの電気抵抗に比べてさほど高くない
通常紙を記録紙として用いた場合、記録紙側の電気的吸
引力を大きくすれば、トナー粒子と記録紙間で急速な電
荷の交換が発生し、その結果、転写画像にはぼけを生じ
、鮮明な画像が得られないという問題を残している。

本発明の目的は、現像ドラム上に形成されたトナー画像
を安定して記録紙上に転写し、高画質の記録を実現でき
る画像記録方法および装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、現像ドラム上にトナー画像を形成し、記録
紙上にこのトナー画像を転写する画像記録方法において
、現像ドラムの周速を記録紙の移動速度より大きくする
ことによって達成される。

〔作用〕

記録紙は、転写ローラによって一様に現像ドラムに押圧
されており、なおかつ記録紙搬送速度が現像ドラム周速
より遅く設定されているために、現像ドラム上のトナー
画像に機械的な剥離力が作用する。この機械的な剥離力
は、トナー粒子を現像ドラムに付着させている電気力に
比べて非常に強力であるため、記録紙にトナーを吸引す
る電気力があまり大きくなくともトナー粒子の大多数が
現像ドラムより離れて、上記紙上に転写する作用をもつ
。この結果、記録紙へのトナー画像の安定した転写が実
現できる。

〔実施例〕

以下、本発明を具体的実施例により詳細に説明する。第
１図は、本発明の一実施例を示す図である。この図にお
いて、セラミック基板１の表面には、厚膜プロセスによ
って作られた列状に並べられた複数の独立した記録電極
２が設けられている。

セラミック基板は１は、記録部側の端部において先細り
状となっており、磁束を集中させるための透磁性体より
なる磁性板３が積層されている。ホッパ４には、導電性
磁性トナー５８が収納されている。トナー５ａはＮ極−
８極交互に着磁されたマグネットロール６の回転により
スリーブ７、突起状になった第２のスリーブ８の上を搬
送されて、電極部の先端に到達する。現像ドラム９は、
導電性部材９ａと厚さ１〜１００μｍ程度の絶縁層９ｂ
により構成されている。永久磁石は中空の現像ドラム９
内に固定して位置し、磁性板３に集中する磁束を形成し
、供給されるトナーによって電極２と現像ドラム誘電ｆ
ｉ９ｂを結ぶ導電性トナーチエイン５ｂを作る。

１１はパルス駆動回路で、画像信号に応じて複数の記録
電極列２に正の電圧を印加する。１２は導電性ゴムより
なる転写ローラで、任意の電圧を設定できる電源１３に
接続されている。この転写ローラ１２は、記録紙１４を
現像ドラム側に押圧部材として一様に押圧するように、
図示されていないばね手段により支持されている。１５
は現像ドラムを回転駆動するモータ、１６は転写ローラ
を回転駆動するモータである。モータ１５は現像ドラム
９の周速をＶｏの速度で駆動し、モータ１６は転写ロー
ラ１２の周速をＶＴの速度で駆動する。ここで、Ｖｏは
Ｖｔより速く設定しである６記録紙１４と現像ドラムの
摩擦係数ＭＯは、記録紙１４と転写ローラ１２との摩擦
係数ＭＴよりずっと小さい、したがって、記録紙１４の
搬送速度Ｖｐは、転写ローラ１２の周速ｖＴによって制
御されることとなる。

′上記構成において、電極２にパルス駆動回路１１によ
り電圧を印加すると、導電性磁性トナーチエインを通じ
て電流が流れる。これによって、現像ドラムの絶縁層９
ｂをはさむトナー粒子と現像ドラム導電部９ａに異極の
電荷が誘導される。

この２つの電荷はクーロン力によって引き合い、更に現
像ドラム９の回転によってトナーチエインが切断し、＊
電したトナーによるトナー画像５ｃが現像ドラム上に形
成される。

現像ドラム上のトナー画像５ｃは、現像ドラム９の回転
によって記録紙１４に接する所まで搬送され、転写ロー
ラ１２によって、記録紙上にトナー粒子が移り記録紙に
転写画像５ｄが形成される。

その後、本実施例には記載していない圧力定着装置や熱
定着装置によって記録紙上に定着され、永久保存画像と
なる。

ところで第１図装置において、現像ドラム上のトナー粒
子は出来るだけ多くかつ鮮明に記録紙に転写することが
望しい。

第２図は、第１図の画像記録装置の転写部を示すもので
、第１図の記録電極１やホッパ４などを省いた斜視図で
あり、現像ドラムの記録紙出口側から見た図である。第
２図において、９は現像ドラム、１２は転写ローラ、１
４は記録紙、５ｄはトナーによる転写画像、５ｅは残留
トナーによる残存画像である。記録紙１４は現像ドラム
と転写ローラの回転により矢印入方向に搬送される。現
像ドラム９の周速はＶＤ、記録紙搬送速度はＶｐに設定
されているので、転写画像と残留画像の文字の高さＸＰ
とＸＯは Ｖｐ　　　Ｘｐ Ｖｏ　　　Ｘ。

の関係にある。ここでは、ＶｏをＶｐよりも大きくして
いる（すなわち、Ｖ　ｏ　＞　Ｖ　ｐ　）ので、記録紙
上の文字高さＸｐはドラム上の文字高さＸｏに比べて、
−様に小さくなり記録紙上の文字は縮むことになる。し
かし、この点については、記録紙上の文字高さＸｐを所
望の値にするように、ドラム上の文字Ｘｏを大きく設定
しておけば問題はなくなる。つまり、記録電極で記録す
る際に、速度比に見合う分だけ長くなるようトナー画像
を形成する。

なお、第１図の装置において、搬送ローラ２１と２２で
紙１４を押圧して紙の移送を制限するようにしても、現
像ドラムの周速ＶＤと記録紙１４の移送速度Ｖｐとの関
係をＶ　ｏ　＞　Ｖ　ｐとすることができる。つまり、
搬送ローラにより記録紙の移送にブレーキをかけ、現像
ドラムと記録紙との間にスリップを生じさせるようにす
る。ブレーキ手段としては、このような搬送ローラによ
らず、適当な抑圧手段や引張り手段によっても達成でき
る。

次に、第３図から第５図を用いて、現像ドラムの周速Ｖ
ｎと記録紙Ｖｐとの速度関係を変更した場合のトナー転
写の状況を説明する。第３図から第５図は実験結果を示
す図である。

第３図の横軸は現像ドラム周速に対する記録紙搬送速度
の比率で、縦軸はトナー転写後の記録紙の反射濃度を示
す。第３図の実験条件は、導電性ゴムローラに印加する
電圧はＯボルトであり、トナー吸引電気力が作用しない
状態にある。第３図の実線は速度化によってどの様に転
写後の記録紙の反射濃度が変化するかを示すもので、図
から従来からの発明分野に属する速度比が１のときは。

反射濃度は０．１７　と非常に低い、記録紙搬送速度は
現像ドラム周速より遅くしていくと、記録紙でのトナー
像がつくる反射濃度は上昇する。

この記録濃度が上昇する原因は、次の２つが考えられる
。

（１）現像ドラムから記録紙に転写するときに、像が縮
むために、同一のトナー量であっても単位面積当りのト
ナー量が多くなり、速度比（Ｖｐ／Ｖｏ）を小さくする
と濃度が上がる。

（２）速度比（Ｖｐ／Ｖｏ）を小さくすると、現像ドラ
ムから記録紙へ転写するトナーの量が多くなる。

この２つの原因を検討するために第２の実験を行った。

第４図は単位面積当りのトナー量と反射濃度の関係を示
す実験結果である。第４図からトナー量と反射濃度は、
はぼ比例関係にあることがわかる。

第３図における速度比１．０　のときの反射濃度０．１
７では、第４図から単位面積当りのトナー量は０．０６
５■／ｄとなる０例えば第３図における速度比が０．５
のときに速度比が１のときと同一のトナー量が転写する
と仮定すると、記録紙上の単位面積当りのトナー量は２
倍となるので、その量は０．１３■／ａｄとなる。この
ときの反射濃度は第４図より０．２３　となる、以下同
様に各速度比に対する反射濃度を第４図から求めると、
速度比が１のときのトナー量と同一で記録紙上の像が縮
むことにより反射濃度が上る効果が求めることができる
。第３図の破線はこの結果を示すものである。この破線
の傾きは緩やかであり、従って速度比を小さくすると現
像ドラムから記録紙に転写するトナー量が飛躍的に増加
していることがわかる。

第５図は、転写ローラに印加する電圧を一５０Ｖに設定
したときの転写後の記録紙の反射濃度を実線で、速度比
１のときと同一のトナー量が転写すると仮定したときの
濃度を破線で示したものである。第５図においては、第
３図の実験結果に比べて電圧印加によるトナー吸引電気
力が作用しているために転写濃度が上昇している。この
実験においても速度比を小さくすると著しく記録濃度が
上昇する。

第３図、第５図から明らかな様に現像ドラム周速Ｖｏに
対して記録紙搬送速度Ｖｐを５％程度遅くした点から、
記録紙に転写するトナー量が大きく増加していることが
わかる。

この原因について第６図を用いて考察する。第６図は、
第１図の記録装置における転写部の拡大図である。現像
されたトナー粒子５ｃは第１の電気力Ｆ、ｉによって現
像ドラムに付着している。ドラムの回転に従って記録紙
上まで搬送されると、現像ドラム速度Ｖｏと用紙搬送速
度Ｖｐの速度差によって１機械的な剥離力ＦＴが作用す
る。この剥離力が作用し、現像ドラムのある点から移動
すると、第一の電気力は急激に減衰し、第２の電気力Ｆ
ｅｘが低く設定されていても記録紙にトナー粒子５ｆが
転写する。

本発明は、転写後の画質を劣化させる要因である第２の
電気力を画質劣化の非常に少ない範囲に設定できるので
画質向上に多大の効果がある。

第７図は、第１図の実施例における駆動装置を用紙出口
側から見た斜視図である。現像ドラム９と転写ローラ１
７はそれぞれタイミングベルト１７．１８を介してモー
タ１５，１６に結合されており、用紙の搬送速度をドラ
ム周速より遅く設定できる。しかし、駆動モータを１個
にして、現像ドラムと転写ローラを適当な歯車やベルト
で結合して、両者に速度差をもたせることでも良い。

第１図、第７図の実施例のように現像ドラムと転写ロー
ラが、それぞれ別の速度に設定されていて、その両者の
間に記録紙がないときは、導電ゴムローラの摩擦係数が
高いために、駆動系に無理な力がかかる。

第８図は、本発明の他の実施例であり、転写ローラ駆動
側に摩擦クラッチ１９を結合したものである。この摩擦
クラッチは伝達トルクがある一定値以上となると軸の両
端でスベリを生じるものである。記録紙がない場合は、
現像ドラムの回転速度が転写ローラより速く設定されて
いるので、転写ローラを設定値以上の速度に回転させる
トルクが発生し、摩擦クラッチによって転写ローラ駆動
源と切れるので、駆動系に無理な力がかからない。

本実施例と同様に摩擦クラッチを現像ドラム駆動側に設
けても本発明の応用範囲内にある。

第９図は、本発明の他の実施例であり、２０は記録紙検
知センサ、２１は電磁クラッチである。

図の構成では記録紙があるときは、記録紙センサーから
の信号により電磁クラッチ駆動回路を動作させて電磁ク
ラッチに電流を流し駆動源であるモータ１６と転写ロー
ラをつなぎ現像ドラム９と転写ローラ１２に速度差をも
たせる。記録紙が無くなると記録紙センサーが検知し、
電磁クラッチの電流を切断し、転写ローラの駆動を切っ
て現像ドラムの周速に従う従動ローラとして転写ローラ
を駆動させる。

この方法の他に、転写ローラの速度を現像ドラムと同一
の速度とそれより低速の速度の２段階設定できる様にし
ておき、記録紙センサーの信号により記録紙があるとき
は転写ローラの速度を低速側に切替え、記録紙熱のとき
は同一の速度とするようにしても良い。転写ローラ速度
の２段階の設定は、歯車のギヤ比を変える構造や、電気
的に駆動モータの速度を切替えるようにする等の方法が
ある。

第１０図は本発明の他の実施側番示すもので、第１図の
構成に比較して、転写ローラ１２には駆動源が接続され
ておらず、現像ドラムの回転に従う従動ローラとなって
いる点が異なる。用紙搬送は、現像ドラム９の入口側に
設置された搬送ローラ２１と２２で行なう、搬送ローラ
２２は、駆動モータ２３によって駆動される。駆動モー
タ２３が決定する用紙搬送速度Ｖｐは現像ドラム周速Ｖ
。

に比べて低く設定されており、転写濃度が高くなる。こ
の実施例では、転写ローラ１２が従動ローラとして作用
するので、記録紙が存在しないときに現像ドラム９と転
写ローラ１２との間でのスリップの問題はない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、転写時にトナーに機械的な外力を作用
させるので、非常に弱い電気力で十分なトナーを記録紙
に転写することができ１画質の劣化が極めて少なくなる
。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は第１図を
記録紙出口から見た斜視図、第３図から第５図は本発明
の実験結果を示す図、第６図は転写部の拡大側面断面図
、第７図は第１図の駆動部を示す図、第８図〜第１０図
は本発明の他の実施例を示す図である。 ２・・・記録電極、５・・・導電性磁性トナー、９・・
・現像ドラム、１２・・・転写ローラ、１４・・・記録
紙、１９・・・摩擦クラッチ、２１・・・電磁クラッチ
、２２・・・搬送ローラ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、現像ドラムを回転させながら、該現像ドラム上にト
   ナーによるトナー画像を形成し、該現像ドラムと転写ロ
   ーラとの間に送給される記録紙に該トナー画像を転写す
   る画像記録方法において、該現像ドラムの周速を該記録
   紙の移動速度より大きくしたことを特徴とする画像記録
   方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の画像記録方法において
   、前記記録紙の移動速度は、前記転写ローラの周速を調
   節して制御することを特徴とする画像記録方法。 ３、特許請求の範囲第１項記載の画像記録方法において
   、前記記録紙の移動速度は、前記現像ドラムの前に設け
   た搬送ローラの周速を調節して制御することを特徴とす
   る画像記録方法。 ４、特許請求の範囲第１項記載の画像記録方法において
   、前記現像ドラムの周速と前記転写ローラの周速とを同
   一とし、前記記録紙の移動速度は移動方向上流側で拘束
   して制御することを特徴とする画像記録方法。 ５、回転する現像ドラムと、該現像ドラム上にトナーに
   よるトナー画像を形成する画像形成手段と、該現像ドラ
   ム上に形成された該トナー画像を記録紙に転写するため
   に該現像ドラムに近接して配置された転写ローラと、該
   記録紙を該現像ドラムと該転写ローラ間に送給する紙送
   り手段と、該現像ドラムの周速を該記録紙の移動速度よ
   り大きくするよう制御する速度制御手段とを設けたこと
   を特徴とする画像記録装置。 ６、特許請求の範囲第５項記載の画像記録装置において
   、前記速度制御手段は、前記転写ローラの回転を制御す
   るものであることを特徴とする画像記録装置。 ７、特許請求の範囲第５項記載の画像記録装置において
   、前記紙送り手段は前記現像ドラムの前に設けた搬送ロ
   ーラであり、前記速度制御手段は該搬送ローラの速度を
   制御するものであることを特徴とする画像記録装置。 ８、特許請求の範囲第５項記載の画像記録装置において
   、前記速度制御手段は前記記録紙の紙送りブレーキ手段
   であることを特徴とする画像記録装置。