JP3021080B2 - 画像形成方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成方法およびそ
の装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、複写機等により得られる
複写物は、記録紙あるいは転写紙さらには透明なポリエ
チレンフィルム等で構成されているＯＨＰシ−ト等の記
録媒体の表面に現像装置で供給され定着装置により定着
されたトナ−を担持させている。ところで、上述したト
ナ−を担持している記録媒体にあっては、近年、資源保
護の目的で再利用することが望まれてきている。従っ
て、記録媒体の再利用のための方法として記録媒体が担
持しているトナ−を除去することが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そして、上述したトナ
−の剥離方法としては、有機溶剤により定着により硬化
固定化しているトナ−を溶かすことが提案されている
が、この溶剤を用いた場合の危険性があることや完全な
拭き取りが難しいという理由により充分な剥離方法とし
て確立されていないのが現状である。また、上述した方
法とは別に、記録媒体上のトナ−像を加熱してトナ−を
溶融軟化させ、所謂、ホットオフセット現象を利用して
除去することも考えられるが、この場合には、溶融軟化
したトナ−間での凝集力も弱くなるためにトナ−像に含
まれているトナ−、詳しくは記録媒体側に付着している
トナ−も含めた全てを剥離することは困難であった。

【０００４】上述した現状により、例えば、ＯＨＰシ−
トについていうと、再使用することが困難な場合には、
そのまま廃棄されるかあるいは今まで使用した面の裏側
の面を使用することが行われているが、例えば、転写紙
に比べて使用頻度が少ないことを理由に、高価であるに
も拘らず保存されることなく廃棄処分とされることが多
い。しかし、このような処分を行うと、その材質が合成
樹脂であることから他の材質に比べて廃棄方法が特殊な
ものとなるため、廃棄にかかるコストが高くなることで
敬遠されがちであった。

【０００５】また、上述した加熱溶融によるトナ−の剥
離を行うための構造としては、例えば、既存の定着ロ−
ラの回転方向を定着時とトナ−剥離時とで逆方向に回転
させて溶融軟化したトナ−を定着ロ−ラのうちの加熱ロ
−ラにホットオフセットさせるようにした構造がある。
しかし、このような構造においては、定着ロ−ラとして
の加熱ロ−ラと加圧ロ−ラとを等速で回転させた場合に
は、オフセットロ−ラに相当する加熱ロ−ラと転写媒体
とが等速で移動することになり、加熱によって溶融軟化
したトナ−がオフセットすることで分断されると、分断
されたトナ−のうちの転写媒体側に残存するトナ−がそ
のままにされてしまう虞れがある。

【０００６】また、定着ロ−ラをトナ−剥離用として兼
用した場合の構造にあっては、定着とトナ−剥離とで転
写媒体に対する圧力の設定が異なり、詳しくは、臨界表
面張力、ニップ幅および加圧力等における最適条件が異
なるために、一つの加熱源を共有する部材でトナ−の剥
離を完全なものとすることは難しいことがある。さら
に、定着ロ−ラによりトナ−像の剥離を行った後に転写
媒体の再利用を実行する場合には、そのための転写媒体
の搬送経路をトナ−剥離とは別に設定することが必要に
なり、構造が複雑になることがある。また、転写媒体上
のトナ−の定着と剥離とを同時に行うことはできず、ど
ちらか一方のみの処理しかできないことから、作業効率
が悪くなる場合がある。しかも、加圧ロ−ラにも加熱源
を設置することが必要になるが、この場合には、加圧の
目的で加圧ロ−ラ表面にはかなりの厚さのゴム等の弾性
層が存在しているために、加熱源からの伝熱効率が悪く
なる虞れがある。

【０００７】このため、上述した定着ロ−ラとは別個に
トナ−剥離用ロ−ラを設けることが考えられるが、この
構造とした場合には、加熱部を２箇所設けることで放熱
部を必要とした場合の構造が大型化してしまうことがあ
る。

【０００８】そこで、本発明の目的は、転写媒体の再利
用を可能にすることのできるトナ−の剥離方法およびそ
の装置を得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明は、画像を有する記録媒体をこの記録媒体の
移動速度より速く移動する転写部材に接触させて、上記
記録媒体上の軟化した記録媒体上の画像を形成する物
質、上記転写部材に転写する工程と、転写部材から記録
媒体を分離する工程と、分離工程によって転写部材から
分離された記録媒体が画像形成装置での画像形成の際
に、転写部材によって画像を除去した記録媒体の面を反
転する工程と、反転した記録媒体の面に画像形成装置に
よって画像形成する工程とを有することを特徴とする。

【００１０】また請求項２記載の発明は、請求項１記載
の画像形成方法において、上記分離工程前に軟化した画
像を固化する工程を有することを特徴とする。

【００１１】さらに本発明は、画像を有する記録媒体の
移動速度より速く移動し、該記録媒体を加熱する加熱手
段を有する転写部材を有し、上記加熱手段によって軟化
した記録媒体上の画像を形成する物質を転写手段に転写
して記録媒体から画像を除去する除去処理部と、該除去
処理部によって除去処理された記録媒体の面を反転する
反転処理部と、該反転処理部によって反転された記録媒
体に画像を形成する画像形成部とを有することを特徴と
する。

【００１２】

【００１３】

【作用】本発明によれば、オフセットロ−ラの移動速度
を記録媒体よりも速くすることで、溶融軟化した状態で
切断されたトナ−の残りをオフセットロ−ラの新しい面
に転移させることで剥離することができる。

【００１４】本発明によれば、記録媒体に担持されてい
るトナ−像のトナ−間での凝集力が低下していない状態
に相当する冷却固化している時点でトナ−が剥離され
る。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【実施例】以下、図１乃至図５において、本発明実施例
の詳細を説明する。

【００１８】図１は本発明の第１実施例による画像形成
方法を実行するための装置を示しており、この装置は、
例えば、複写機の画像形成処理部以外の箇所に設けられ
ており、主要部として、耐熱性フイルム１、加熱ロ−ラ
２、加圧ロ−ラ３および冷却ファン４を備えている。上
述した耐熱性フィルム１は、無端ベルト状をなし、駆動
側に位置する加熱ロ−ラ２と従動側に位置する従動プ−
リ５とに掛け回されて記録媒体としての転写紙などの転
写媒体Ｓの移動方向に沿った延長部を設定されている。
そして、耐熱性フィルム１は、その厚みを、熱エネルギ
−の伝達効率の点から薄くされたものであり、具体的に
は100μｍ以下、好ましくは、50μｍ以下とされてい
る。しかも、その表面の平滑性に関しては、JIS,B0601
−1982に基づく粗さ「2.0Z」以上を設定されている。さら
に、この耐熱性フィルム１は、使用済み転写媒体Ｓ上の
トナ−との間での表面エネルギ−に関する関係として、
トナ−と転写媒体Ｓとの間の接着力よりも大きい接着力
をトナ−との間に得られる関係が設定できる材質のもの
が用いられている。

【００１９】また、加熱ロ−ラ２は、鉄、ステンレス、
銅あるいはアルミニュウム等の熱良導体からなる金属ロ
−ラで構成してあり、ロ−ラ表面には、シリコ−ンゴム
あるいはフッ素ゴム等からなる耐熱弾性層が設けられ、
内部にはハロゲンヒ−タ等の加熱源２Ａが配置されてい
る。

【００２０】上述した加熱ロ−ラ２における表面温度
は、加圧ロ−ラ３との対向位置、つまり、使用済みの転
写媒体Ｓを挾持して搬送できる位置において、転写媒体
Ｓの表面温度がトナ−の軟化点以上、さらには、溶融温
度以上を得られる温度に設定されており、具体的には、
摂氏１３０〜２４０度程度とされている。

【００２１】また、加圧ロ−ラ３は加熱ロ−ラ２に対す
る加圧力として５〜２０Kg/cm²程度が設定されている。

【００２２】さらに、冷却ファン４は、加熱ロ−ラ２で
加熱された転写媒体Ｓ上のトナ−が軟化したのを冷却し
てトナ−の凝集力が高い状態を設定し、詳しくは、トナ
−間での凝集力が高い状態を設定してトナ−間での剥離
をなくす機能をもち、具体的には、加熱ロ−ラ２で加熱
された転写媒体Ｓの表面温度を摂氏100度以下に設定す
るようになっている。

【００２３】本実施例は以上のような構成であるから、
トナ−を担持している使用済みの転写媒体Ｓは、給紙ト
レ−６から繰り出しロ−ラ７を介して耐熱フィルム１に
向け給送され、耐熱性フィルム１と密着した状態で加熱
ロ−ラ２および加圧ロ−ラ３による挾持状態で加熱さ
れ、表面のトナ−が溶融軟化する。そして、溶融軟化し
たトナ−は、耐熱性フィルム１の移動に伴い冷却ファン
４による冷却されることで固化しトナ−間での凝集力が
高い状態とされる。

【００２４】一方、上述したトナ−の凝集力が高い状態
で耐熱性フィルム１が移動すると、耐熱性フイルム１は
従動ロ−ラ５により転回されるので、耐熱性フィルム１
側への接着力が転写媒体Ｓ側へのそれよりも高い状態で
あることを理由にトナ−が転写媒体Ｓ表面から剥離され
る。

【００２５】そして、剥離したトナ−を表面に付着させ
ている耐熱性フィルム１は、従動ロ−ラ５の後方に位置
するクリ−ニング装置７のスクレ−パにより除去され、
回収される。

【００２６】本発明者は、図１に示した構成の装置を用
い、使用済のＯＨＰフィルムに関するトナ−剥離を実験
したところ、フィルム上のトナ−を完全に除去すること
ができ、ＯＨＰフィルムの再利用が可能になった。この
場合での加熱ロ−ラ２は、外径が35φのアルミニュウム
芯金を用い、その表面に四フッ化エチレン樹脂を用いた
50μm厚の弾性層を形成したものが用いられた。また、
加圧ロ−ラ３としては、外径50φのアルミニュウム芯金
を用い、その表面にシリコ−ンゴムを用いた５μm厚の
弾性層を形成したものが用いられるとともに加熱ロ−ラ
２に対する加圧力として１０kg/cm²を設定され、さらに
加熱ロ−ラ２の表面温度としては摂氏195度を設定し、
そして線速度を50mm/secとした。

【００２７】上述した実施例によれば、ＯＨＰフィルム
に関してもトナ−の剥離が行えるので、使用頻度が少な
く廃棄されがちだった材質の転写媒体であっても再利用
することができる。

【００２８】また、上述した加熱ロ−ラ２としては、ト
ナ−剥離専用として設けるだけでなく、定着用加熱ロ−
ラとして兼用させることも可能である。すなわち、図２
には上述した場合を示しており、加熱ロ−ラ２をはさん
で上下に加圧ロ−ラを設け、このうちの一方、つまり、
下方のものをトナ−剥離用３として、また、上方のもの
を定着用８として機能させるようにし、装置の小型化お
よび加熱源を少なくすることで省エネルギ−化を図るよ
うになっている。

【００２９】なお、図２において、符号９は周知構造の
感光体を、同１０は転写装置を、また符号１１は搬送ベ
ルトをそれぞれ示している。

【００３０】一方、図２に示した構成において、定着装
置における加熱ロ−ラをトナ−剥離のための加熱ロ−ラ
として兼用した構造においては、加熱ロ−ラ２と加圧ロ
−ラとが等速で回転する場合の弊害が生じることは前述
したとおりである。

【００３１】そこで、本発明実施例にあっては、上述し
た弊害、つまり、転写媒体状に溶融軟化による分断され
たトナ−の一部が転写媒体側に残ってしまうのを防止す
る構成を備えている。

【００３２】すなわち、図３は上述した構成を示してお
り、同図において符号１２は周知構造からなる定着装置
に用いられる加熱ロ−ラを示しており、この加熱ロ−ラ
１２に対し、転写媒体Ｓをはさんで対向する位置には加
圧ロ−ラ１３が配置してある。上述した加熱ロ−ラ１２
は、オフセットロ−ラとして機能するものであり、例え
ば表面を鏡面仕上げされた鉄により構成された金属ロ−
ラであり、また、加圧ロ−ラ１３は鉄等の金属ロ−ラの
表面にシリコ−ンゴム層を被覆して構成されたものであ
り、これら両ロ−ラ１２、１３は、その回転軸間に掛け
られているスプリング１４によって転写媒体Ｓの挾持圧
力を設定されている。

【００３３】一方、上述した加熱ロ−ラ１２および加圧
ロ−ラ１３は、それぞれ独立した駆動モ−タ１５および
１６による回転駆動を行われるようになっており、この
駆動モ−タ１５および１６は、加熱ロ−ラ１２の線速を
V_Oとし、加圧ロ−ラ１３の線速をV_K、そして記録媒体Ｓ
の線速をV_Pとした場合、次の関係が成立する回転速度を
設定されている。 Ｖ_O＞Ｖ_K＝Ｖ_P 従って、加熱ロ−ラ１２の回転速度が加圧ロ−ラ１３お
よび記録媒体よりも速くされている。これは、記録媒体
Ｓの裏面に当接する加圧ロ−ラ１３と記録媒体Ｓの画像
面に当接する加熱ロ−ラ１２とは、その表面の構成が異
なり、具体的には、加熱ロ−ラ１２が鏡面仕上げされる
ことで小さい摩擦係数を得られる金属ロ−ラで構成さ
れ、そして加圧ロ−ラ１３が摩擦の比較的大きいゴムを
用いた被覆層で構成されているために、上述した速度の
関係を設定することができることに原因している。

【００３４】本実施例は以上のような構成であるから、
使用済みのトナ−を剥離する状態を説明すると、図４に
示すとおりである。すなわち、図４(A)において、使用
済み転写媒体上に担持されているトナ−は、加熱ロ−ラ
１２により加熱されることでその大部分を占めるバイン
ダ樹脂、例えば、スチレン−アクリルあるいはポリエス
テルがガラス転移点以上に達し、軟化する。このとき、
上述したバインダ樹脂の臨界表面張力よりも加熱ロ−ラ
１２の表面における臨界表面張力が小さく、転写媒体Ｓ
の臨界表面張力が大きい場合には、軟化したトナ−と加
熱ロ−ラ１２との間に大きな界面接着力が、そして転写
媒体と軟化したトナ−との間には小さな界面接着力働
き、後者の力よりもトナ−間の凝集力が大きいとトナ−
は転写媒体Ｓ側から加熱ロ−ラ１２側に転移して所謂、
オフセットする。

【００３５】しかし、例えば、トナ−の厚さが厚すぎる
ような場合には、加熱による熱がトナ−の下部、つまり
記録媒体表面側にまで充分伝達されなかったり、トナ−
間での凝集力が弱かったり、さらには、トナ−の一部が
記録媒体上で固化したままであることがあり、この場合
には、図４(B)に示すように、トナ−が途中で分断され
てしまい、トナ−の一部が記録媒体上で斑状に残ってし
まうこと今までの場合にはあった。そこで、本実施例に
おいては、加熱ロ−ラ１２側の線速を記録媒体Ｓの線速
よりも速くしているので、図４(B)に示すように、加熱
ロ−ラ１２における新しい表面が記録媒体Ｓに対面する
ので、その記録媒体上に残存しているトナ−の一部は図
４(C)に示すように上述した場合と同様にして加熱ロ−
ラ１２側に転移してオフセットする。本実施例において
は、加熱ロ−ラ１２の線速Ｖ_Oと記録媒体Ｓの線速Ｖ_Pと
の比として、Ｖ_O／Ｖ_P＝1.1〜1.9とすることが望ましい
ことが実験により明らかにされている。

【００３６】また、本実施例においては、中央に位置す
るロ−ラをはさんで両側にロ−ラを配置する構成におい
て、中央に位置するロ−ラとして、図２に示した加熱ロ
−ラに代えて加圧ロ−ラを配置するようにしても良い。

【００３７】図５はこの場合の構成を示しており、同図
において、加圧ロ−ラ１４は、転写媒体Ｓの移動方向に
沿った回転方向を設定され、複写機での定着装置の一部
を構成するロ−ラであり、芯金ロ−ラ表面にフッ素樹
脂、シリコ−ンゴム等の弾性層を数mm厚さに設けられて
構成されている。

【００３８】一方、この加圧ロ−ラ１４をはさんで一方
側には、この加圧ロ−ラ１４と協働して定着装置を構成
する加熱ロ−ラ１５が配置されており、この加熱ロ−ラ
１５は、金属ロ−ラ表面に臨界表面張力が大きいフッ素
樹脂、シリコ−ン等の被覆層を形成され、内部には、例
えば、800Ｗのヒ−タを備えて構成してある。

【００３９】また、上述した加圧ロ−ラ１４をはさんで
他方側には、今一つの加熱ロ−ラ１６が配置されてお
り、この加熱ロ−ラ１６は、オフセットロ−ラとして機
能するようになっている。すなわち、このオフセット用
加熱ロ−ラ１６は、表面を鏡面仕上げされた鉄等の金属
ロ−ラで構成してあり、内蔵されたヒ−タにより表面温
度を、例えば、摂氏170〜190度に設定されるようになっ
ている。この温度はトナ−のガラス転移点以上の温度を
設定するための値である。また、このオフセット用加熱
ロ−ラ１６には、表面に付着したトナ−を除去するため
のクリ−ニング装置２０が配置してある。

【００４０】本実施例においては、上述した加圧ロ−ラ
１４を境にして定着用加熱ロ−ラ１５との間を通過する
転写媒体Ｓの移動方向とオフセット用加熱ロ−ラ１６と
の間を通過する転写媒体Ｓの移動方向とが逆方向に設定
されることになるので、作像処理部１９に対して、オフ
セット用加熱ロ−ラ１６により繰り出された転写媒体Ｓ
は、作像処理に供され、また、作像処理部１９から排出
された転写媒体Ｓは定着に供されるようになっている。

【００４１】本実施例は以上のような構成であるから、
使用済みの転写媒体Ｓに担持されているトナ−は、加圧
ロ−ラ１４とオフセット用加熱ロ−ラ１６との間におい
て挾持され、オフセット用加熱ロ−ラ１６からの加熱に
よって含有しているバインダ樹脂がガラス転移点以上の
温度に達すると溶融軟化して柔らかいガム状になる。こ
のとき、転写媒体表面とトナ−のバインダ樹脂およびオ
フセット用加熱ロ−ラ１６との間の臨界表面張力が、 転写媒体表面＞トナ−のバインダ樹脂＞オフセット用加
熱ロ−ラ の関係にあるとき、トナ−間の凝集力が充分強い場合に
おいてトナ−は纏まった状態で転写媒体からオフセット
用加熱ロ−ラ１６にオフセットして剥離されることにな
る。

【００４２】つまり、この現象は、例えば、チュ−イン
ガムを清浄なガラス面に付着しているときに、木片、
紙、布あるいは鉄片等を押し当てて剥がした場合にガラ
ス面からチュ−インガムが全て剥離される現象と同じで
ある。一方、上述したオフセット現象によりトナ−を剥
離された転写媒体Ｓは、作像処理部１９に搬送されて作
像処理を受け、その後、加圧ロ−ラ１４と定着用加熱ロ
−ラ１５とにより画像定着される。また、転写媒体Ｓか
らのトナ−を剥離したオフセット用加熱ロ−ラ１６は、
近傍に配置してあるクリ−ニング装置２０によりトナ−
を除去される。

【００４３】本実施例における転写媒体は、その表面
を、樹脂加工したものあるいは平滑性を良好にすること
で上述したガムとガラス面との関係を設定できるように
することが望ましい。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、記録媒体
とこの記録媒体に当接して回転する加熱ロ−ラとの線速
を速くしたので、溶融軟化時に凝集力が弱くてトナ−の
一部が記録媒体に残った場合においても、加熱ロ−ラの
新しい面が連続して記録媒体に対面するので、残ったト
ナ−の一部を加熱ロ−ラの新しい面にオフセットさせる
ことができ、記録媒体上のトナ−を完全に剥離させるこ
とができる。

【００４５】また、本発明によれば、一旦加熱されるこ
とで溶融軟化したトナ−を冷却固化することにより、ト
ナ−間の凝集力を高めた状態を設定するように構成した
ので、溶融軟化した場合の剥離不良を防止して記録媒体
からの確実な剥離を行えるようにすることが可能にな
る。

【００４６】

【００４７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例による画像形成方法を実行するた
めの装置の構成を示す模式図図である。

【図２】図１に示した装置の要部の変形構造を示す模式
図である。

【図３】本発明実施例による画像形成装置の構成を説明
するための模式図である。

【図４】図３に示した装置による作用を説明する模型図
であり、(A)は加熱されている状態を、(B)は加熱による
トナ−の状態を、(C)は(B)に示した状態のトナ−の変化
をそれぞれ示している。

【図５】本発明実施例による画像形成装置の別の構成を
説明するための模式図である。

【符号の説明】

１ 耐熱性フィルム ２ 加熱ロ−ラ ３ 加圧ロ−ラ ４ 冷却ファン １２ 加圧ロ−ラ １３ 加熱ロ−ラ １４ 加圧ロ−ラ １５ 定着用加熱ロ−ラ １６ オフセット用加熱ロ−ラ Ｓ 転写媒体 Ｖ₀ 加熱ロ−ラ１３の線速 Ｖ_P 転写媒体Ｓの線速

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−234056（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−55195（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−297294（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−120680（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 21/00 570 - 578 B41J 29/26 - 29/373 G03G 21/00 370 - 540 G03G 21/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像を有する記録媒体をこの記録媒体の移
   動速度より速く移動する転写部材に接触させて、上記記
   録媒体上の画像を形成していた物質を固化する、上記転
   写部材に転写する工程と、 転写部材から記録媒体を分離する工程と、 分離工程によって転写部材から分離された記録媒体が画
   像形成装置での画像形成の際に、転写部材によって画像
   を除去した記録媒体の面を反転する工程と、 反転した記録媒体の面に画像形成装置によって画像形成
   する工程とを有することを特徴とする画像形成方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の画像形成方法において、上
   記分離工程に軟化した画像を固化する工程を有すること
   を特徴とする画像形成方法。
3. 【請求項３】画像を有する記録媒体の移動速度より速く
   移動し、該記録媒体を加熱する加熱手段を有する転写部
   材を有し、上記加熱手段によって軟化した記録媒体上の
   画像を形成する物質を上記転写手段に転写して上記記録
   媒体から画像を除去する除去処理部と、 該除去処理部によって除去処理された記録媒体の面を反
   転する反転処理部と、 該反転処理部によって反転された記録媒体に画像を形成
   する画像形成部とを有することを特徴とする画像形成装
   置。