JP3095477B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小形化・省電力化が可
能な記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】様々な記録装置の中でも、電子写真記録
装置はノンインパクト記録であるため騒音が少ないこと
や、文字が綺麗に記録できること、記録速度が高速であ
ること、ランニングコストが比較的安いこと等の特長を
持っているために、最近ではＯＡ機器の出力端末装置と
して利用されており、その市場も急速に拡大している。

【０００３】電子写真記録装置のひとつであるレーザプ
リンタの記録部の模式図を図１０に示し、電子写真記録
装置の概要について説明する。電子写真記録装置では図
１０に示すように通常の場合、感光体ドラム１００を使
用している。この感光体ドラム１００をまずコロナチャ
ージャから成る帯電器１０１によって、表面を例えばマ
イナスの電荷で−７００Ｖ程度に一様に全面帯電させ
る。次に画像信号に応じてレーザ光１０２が感光体ドラ
ム１００に照射される。感光体は光が照射された部分だ
け抵抗が減少するので、レーザ光１０２が照射された部
分のマイナス電荷が消去され静電潜像が形成される。な
お通常はレーザとしては１個の半導体レーザが使用さ
れ、画像に応じて変調された光は、回転多面鏡によって
走査されている。この様にして形成された静電潜像は次
に現像器１０３によって現像される。つまり感光体ドラ
ム１００上の静電潜像のマイナス電荷の消去された部分
に、例えば反転現像によってマイナスに帯電した着色微
粒子であるトナーが−５００Ｖ程度の現像バイアスを与
えられることにより付着し、静電潜像が可視化されるの
である。給紙ローラ１０４によって図示しない紙カセッ
トから取り出された記録紙１０５が、画像信号とタイミ
ングを合わせて搬送され感光体ドラム１００に接触され
る。ここでは可視化されたトナー像の記録紙１０５への
転写が行われる。転写チャージャ１０６では例えば記録
紙１０５の裏側からプラスの電荷が与えられ、これによ
って感光体ドラム１００上にマイナス帯電したトナーに
よって現像された画像を、記録紙１０５上に引き付け、
転写しているのである。画像が転写された記録紙１０５
は、次に剥離チャージャ１０７によって、感光体ドラム
１００から剥離される。最後にヒートローラ１１０から
構成される定着器１１１で、トナーは加熱・感圧される
ことによって記録紙１０５上に定着されて記録が終了す
る。なお感光体ドラム１００上には記録紙１０５に転写
されずに残ったトナーが存在している。これらの残留ト
ナーをクリーニングブレード１０８から構成されるクリ
ーナーで擦り落すことで、ドラム１００の清掃を行なっ
た後、ＬＥＤなどから構成される消去ランプ１０９で全
面露光することによって感光体ドラム１００上の電荷を
消去している。この様に電子写真記録装置では、帯電・
潜像形成・現像・転写・定着の工程を経て画像が形成さ
れている。またドラムは最後にクリーニング工程で綺麗
に清掃され再度使用される。各工程は機種によって少し
構成が異なっている場合もあるが、基本的にはこの様な
構成になっている。

【０００４】以上電子写真記録装置の代表例としてレー
ザプリンタについて簡単に説明を行った。さらに電子写
真記録装置としてはレーザプリンタばかりでなく、静電
潜像を書き込むための記録ヘッドとして、他の発光素子
を使用したものも開発・製品化されている。レーザプリ
ンタは１つのレーザから発生した光を高速に機械的に回
転する多面鏡（ポリゴンミラー）や、ホログラムを利用
して画点を走査しているのであるが、装置の小形化・低
価格化を考え、アレイ光源を用いた固体走査方式も現在
ではかなり注目され始めている。例えばＬＥＤ、液晶シ
ャッタ、ＥＬ素子、プラズマ発光素子、螢光体などの発
光素子や光シャッタ素子をアレイ状に並べたヘッドを用
いた電子写真記録装置も開発そして実用化されている。
上述した電子写真記録装置はいずれも光プリンタと総称
されるものであり、用途としてはプリンタあるいはディ
ジタル複写機などの出力装置として利用されている。ま
た従来から使用されている、蛍光灯などの光で原稿を照
明しその反射光を感光体に導き静電潜像を形成して原稿
を複写するタイプのアナログ複写機も、電子写真記録装
置のひとつである。更に感光体の代わりに誘電体を使用
して、アレイ状に並べられた小さな穴からイオンを吹き
出し、誘電体上にこのイオンによって静電潜像を記録す
る方式の、イオンフロー記録またはイオンディポジショ
ン記録と呼ばれる記録方法もある。

【０００５】以上述べたように電子写真記録装置は優れ
た特長を持っているために、最近ではＯＡ機器の出力端
末装置として多数利用されており、方式も様々な方式が
開発、実用化されてその市場も急速に拡大している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】これらの電子写真記録
装置では、上述したように帯電、潜像形成、現像、転
写、定着の工程を経て、記録が行われる点が共通してい
る。電子写真記録装置の特徴として、静電潜像を形成す
るエネルギーが非常に小さいことがある。例えば１画点
の潜像を形成するのに約１０^-6〜１０^-5Ｊ／ｃｍ² 程度
の光エネルギーを感光体に与えることによって達成され
るのである。これに対し熱転写記録装置などで記録紙上
に１画点を形成するには、約２〜６Ｊ／ｃｍ² 程度の大
きな記録エネルギーが必要である。これだけから考える
と電子写真記録装置は非常に効率が良く、消費電力も熱
転写記録装置などに比較すると非常に小さくなるように
思われる。ところが実際の電子写真記録装置になると毎
分８〜１２枚機で消費電力は通常約１．５ｋＷ程度、ま
た低速の４枚機で最低でも５００〜６００Ｗ程度であ
る。この値は熱転写記録装置と比較しても同等あるいは
それ以上の大きさである。電子写真記録装置の記録プロ
セスの帯電から普通紙へのトナー像の転写までは、確か
に非常に小さなエネルギーで実現されているが、最後の
記録紙へのトナーの定着工程で大きなエネルギーが使用
されるため、電子写真記録装置全体の消費電力が増加し
てしまうのである。例えばこの定着エネルギーは数１０
Ｊ／ｃｍ² 程度の大きさであり、この値は熱転写記録装
置で記録するエネルギーの１０倍程度の大きな値であ
る。

【０００７】電子写真記録装置では、現在ではほとんど
の製品でヒートロールを使用した熱と圧力による定着装
置を使用している。このヒートロールを使用した定着装
置では、発火などの危険がないので安全である。また熱
容量を大きくしてあるので画質を常に安定にできる、ま
た圧力定着などと比較すると定着性が充分大きいなどの
特長を持っている。しかし欠点としてはヒートロールの
熱容量を大きくしてあるために、ヒートロールの温度が
定着に必要な温度まで上昇するのに時間がかかり、スイ
ッチを入れた直後から使用することができず、数分程度
のウォームアップ時間が必要なことがある。またヒート
ロールの熱容量が大きいので消費電力の大きなヒーター
が必要であり、通常５００Ｗ〜１０００Ｗ程度のランプ
がローラーの中に入れられているのである。つまり従来
の電子写真記録装置では定着装置として熱容量の大きな
ヒートロールを使用していたために、それなりの利点も
あるが、大きな消費電力が必要なことやウォームアップ
時間が大きい問題があった。特に電子写真記録装置の小
形化を考える場合に、定着装置として消費電力が大きく
発熱も大きいヒートロールを使用することは望ましくな
い。またこの様な定着装置が画像形成ドラムとは別に必
要なこと、更に画像形成ドラムに熱が影響しないよう
に、定着装置と画像形成ドラムをできるだけ離して設置
する必要もある。これらの理由から電子写真装置を小形
化することが困難であった。

【０００８】本発明の目的は、上述した様な電子写真記
録装置に代表される、トナーを使用して記録媒体上にト
ナー像を形成し、更にこのトナー像を被記録媒体に転写
して、被記録媒体上に画像を形成する記録装置の欠点に
鑑み、装置が小形化でき、消費電力が小さく、ウォーム
アップ時間のない記録装置を提供することを目的として
いる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るために、本発明ではトナー像の画像形成ドラムから被
記録媒体への転写と定着をほぼ同時に行っている。つま
り従来装置のように、定着装置が画像形成ドラムから離
れた位置に設けられてなく、トナー画像形成部と一体化
している。転写と定着を同時に具体化する方法として、
本発明では感圧導電ゴムを使用した。感圧導電ゴムの薄
い層をローラ上に作り、この感圧導電ゴム層を２つの導
電層によって狭み込み、これらの導電層の間に電源を接
続している。この様な層を画像形成ドラム、あるいは画
像形成ドラムとの間で被記録媒体を圧接する加圧ローラ
の内部に形成する。

【００１０】

【作用】この様な状態で画像形成ドラム上で形成された
トナー像を被記録媒体に転写するために、画像形成ドラ
ムと加圧ローラは被記録媒体を介して圧接されることに
なる。この様な圧接が生ずると、画像形成ドラムまたは
加圧ローラの内部にある感圧導電ゴムが押されるので、
この部分の感圧導電ゴムの抵抗値は非常に小さくなる。
そこで感圧導電ゴムを狭んでいる導電層に接続された電
源から、感圧導電ゴムの圧接された部分に電流が流れる
ことになる。この電流で発生するジュール熱によってト
ナーが溶融され、トナーが被記録媒体へと転写されると
同時に定着されるのである。この様に転写と定着を同時
に行うことができるので、定着装置を別に設ける必要が
なく、装置の小形化を実現することができるる。更に発
熱する感圧導電ゴムの層厚は数ミリ以下、最適値は数１
０μｍと非常に薄く、しかも圧接されている部分のみが
発熱るす。つまり従来のヒートローラ方式の定着と比較
すると、熱容量が非常に小さくなる。したがって消費電
力の小さな、ウォームアップ時間の小さい、記録装置を
実現することができる。更に熱によってトナー像を被記
録媒体に転写する方式なので、従来では困難であった導
電性トナーの普通紙記録紙への転写も簡単にできるよう
になる。

【００１１】

【実施例】

第１の実施例

【００１２】以下に本発明の実施例を説明する。図１は
本発明に使用する画像形成ドラム１である。この画像形
成ドラムは、まず芯ローラ２の上に熱絶縁層３が形成さ
れており、この上に、抵抗値が小さい導電層４が形成さ
れている。誘電体層４の上には感圧導電ゴム層５が形成
されており、更にこの上にもう一層導電層６が形成され
ている。つまり感圧導電ゴム５の層は、２つの導電層
４、６によって、狭まれていることになる。そしてこれ
らの導電層４、６の間には電源９が接続されている。更
に外側の導電層６の上には、絶縁層７が形成されてお
り、更に必要な場合にはその外側にはオフセット防止層
８を形成することもある。オフセット防止層８はトナー
の画像形成ドラム１への付着を防止するための層であ
る。図１は本発明の代表的な画像形成ドラム１のの構成
を示した実施例であるが、本発明はこの構成に制限され
るものではない。つまり基本的には感圧導電ゴム５のり
上に画像を形成する層が形成されている構成であれば良
い。図１の実施例では電子写真記録装置としてはイオン
デポジション記録の場合を考えたため、外側の層に誘電
体層４を使用する構成になっている。しかし通常の光を
使った記録ヘッドを使用した電子写真記録の場合を考え
ると、誘電体層４の代わりに感光体層を使用すれば良
い。この様に外側に重ねる層を変えることで、本発明を
様々な種類の電子写真記録に適用することが可能とな
る。

【００１３】次に図２を使用してイオンデポジション記
録で、図１の画像形成ドラム１を使用した本発明の記録
装置の、具体的な画像形成方法について説明する。本発
明の記録装置では、まずコロナチャージャ１０によっ
て、画像形成ドラム１の表面を例えばマイナスの電荷で
−６００Ｖ程度に一様に帯電する。イオン記録ヘッド１
１からは例えばプラスのイオンが画像信号に従ってＯＮ
／ＯＦＦ制御され、選択的に一様帯電された画像形成ド
ラム１の上に降りかかる。このプラスイオンによって画
像形成ドラム１上のマイナス電位が中和されるので、画
像形成ドラム１上には静電潜像１３が形成されることに
なる。この静電潜像１３は次に現像器１４によって現像
され、可視画像１５が形成される。すなわち一般に着色
微粒子のトナーはマイナスに帯電しており、イオン照射
によってマイナス電荷が消去された部分に付着する、い
わゆる反転現像で静電潜像１３が可視画像１５に現像さ
れるのである。なおこの現像器１４は例えば２成分現像
法であり、−３００Ｖ程度のバイアス電圧が現像スリー
ブには与えられているものとする。しかしこの現像手段
は２成分に制限されることはなく、１成分の現像方式で
も良い。

【００１４】ここまでの過程は通常のイオンデポジショ
ン記録と同様である。この後可視画像１５を被記録媒体
である普通紙の記録紙１６に転写して、最後に定着装置
で未定着のトナー画像を定着することで、画像が形成さ
れているのが通常の電子写真記録装置である。本発明の
記録装置でも、画像形成ドラム１は、記録紙１６を介し
て加圧ローラ１７に圧接されており、ローラ転写装置を
構成している。本発明の記録装置の特徴は、トナー像の
画像形成ドラム１から記録紙１６への転写と同時に、記
録紙１６への定着も行っている点である。この様な機能
を実現するために、本発明の画像形成ドラム１では、感
圧導電ゴム５を使用した。感圧導電ゴム５の圧力−抵抗
特性の概要を図３に示す。なおこの図で抵抗値は対数で
示してある。感圧導電ゴム５は図３の様に、圧力を加え
ることにより、抵抗値が５〜６桁小さくなる特徴を持っ
ている。現像された可視画像１５を記録紙１６に転写し
ようとすると、画像形成ドラム１は記録紙１６と加圧ロ
ーラ１７を介して圧接されることになる。図２に示す様
に感圧導電ゴム５の記録紙１６に圧接されている部分に
は圧力が加わり変形する。感圧導電ゴム５は２つの導電
層４、６で狭まれており、これらの導電層の間には電源
９の電圧が印加されている。しかし通常は感圧導電ゴム
５の抵抗は、図３に示すように非常に大きいので、感圧
導電ゴム５にはほとんど電流が流れることはない。しか
し画像形成ドラム１が記録紙１６に圧接されると、この
圧接部分の抵抗が非常に小さくなるので大きな電流が流
れることになる。この電流によって、感圧導電ゴム５層
ではジュール熱が発生する。そしてこのジュール熱によ
って、記録紙１６にトナーが熱転写されると同時に、記
録紙１６への定着が行われる。なお一般のローラ転写で
は例えば＋８００Ｖ程度のバイアス電圧を、加圧ローラ
１７の表面に印加して転写している。しかしこの方法で
は、もちろん電圧を印加しても構わないが、トナーの記
録紙への転写は主として熱転写であるので、バイアス電
圧を印加してもその効果は少ない。この様にして画像が
記録紙１６に転写された画像形成ドラム１は、クリーナ
ユニット１８で残ったトナーがクリーニングされた後、
再びチャージャ１０によって帯電され、画像の形成過程
を繰り返すことになる。

【００１５】なお図２の実施例ではクリーナユニット１
８を設けた実施例を示してある。しかし画像形成ドラム
１の最外殻に適当な特性のオフセット防止層を設けるこ
とで、クリーナユニット１８を設けなくても、次の記録
画像に影響を与えるような残留トナーは、画像形成ドラ
ム１上に残さなくすることができる。いわゆるクリーナ
レス方式あるいはクリーナに代わって導電性ブラシを使
用する方法などにも適用可能である。この様なオフセッ
ト防止層８としては液体に対する接触角が大きな材質が
適している。例えば１０μｍ程度の厚さの、フッ素樹
脂、あるいはテフロンなどの材料を使用すれば良い。な
おクリーナユニット１８を使用する場合には、オフセッ
ト防止層８を使用しなくても問題は無い。また上述した
ように、誘電体層４の代わりに、ＯＰＣなどの有機感光
体層を使用したり、あるいはセレン、酸化亜鉛などの感
光層を蒸着または塗布する方法で、イオンデポジション
記録ばかりでなく、一般の光ヘッドを使用した電子写真
記録装置にも、本発明を適用できるようになる。更に多
針電極からの放電現象で静電潜像を記録する、静電記録
方式にも使用することが可能である。また図１の例の定
着用の電源９は、常に感圧導電ゴムを狭む２つの導電層
に接続されているわではない。というのは画像形成ドラ
ム１は記録紙１６がない場合にも、加圧ローラ１７に圧
接されており、この状態で導電層が常に電源に接続され
ていると、電流が常時流れてしまうからである。従って
この導電層には必要なときだけ、定着用の電源９が接続
されるようになっている。

【００１６】現像器としては、一般的な２成分現像が利
用できる他、１成分現像も利用できる。特に導電性トナ
ーを使用した現像方式の場合には、コロナチャージャを
使用した普通紙への転写が綺麗にできないので、通常は
非常に大きな圧力を加えて転写したり、絶縁性の記録紙
へと転写している。本発明の記録装置では、画像形成ド
ラムの発熱によって、トナー像の記録紙への転写と定着
を行っているので、導電性トナーを使用した現像方式で
も、普通紙への記録が実現できる。導電性トナーも使用
できることが、本発明の大きな特徴でもある。 第２の実施例

【００１７】図４には本発明の第２の実施例を示す。こ
の実施例は図２に示したモノクロ記録装置を４個直列に
つないで、カラー記録装置に応用した例である。感圧導
電ゴムから構成される画像形成ドラム１があり、その周
辺には図２に示すようなチャージャ１０、記録ヘッド１
１、現像器１４などが、画像形成ユニット２０として現
されている。なおクリーナレス以外の場合には、画像形
成ユニット２０の中にクリーナユニット１８も含まれて
いる。画像形成ドラム１には加圧ローラ１７が圧接され
ており、この間を記録紙１６が通過する様になってる。
これは図２のモノクロ記録ユニットの構成と同じである
が、この記録ユニットを３個あるいは４個ならべること
で、カラーの記録装置を実現できる。図４に示すよう
に、まずＹ（イエロー）の画像が形成される。この画像
は記録紙１６に転写されると同時に定着される。この様
にＹの画像が記録された記録紙１６は、次にＭ（マゼン
タ）の画像を形成するユニットの下に送られてくる。こ
こで記録紙１６のＹの画像上に、Ｍの画像が転写される
と同時に定着される。同時に記録紙１６のＹとＭの画像
上に、Ｃ（シアン）の画像が転写・定着されることでカ
ラー画像が作成される。なおカラー画像はこのように
Ｙ、Ｍ、Ｃの３色のトナー像を重ねることで作ることが
できるが、黒を引き締めるため、最後にＢＬ（ブラッ
ク）の画像を形成する方法もある。

【００１８】この様な方法でカラー画像を作成すること
の特徴は、１色ごとに記録紙１６への画像の転写と定着
が行われることである。次々とトナー像を重ねてカラー
画像を作る方式での問題のひとつは、未定着の画像が中
間記録媒体あるいは記録紙上に形成されて次の色の転写
部に送られてくると、次の色の転写時に擦られたり、電
気的な影響を受けたりして前に形成された画像が乱れて
しまうことがあった。またもうひとつの問題としては、
現像器内に他の色のトナーが混入してしまうことがあっ
た。つまり１色目のトナー画像が、記録紙あるいは中間
媒体上に転写された状態で、この上に次の色のトナーが
転写されることになる。この際に記録紙あるいは中間記
録媒体から、画像形成ドラム側に逆転写するトナーがあ
り、これが現像器まで戻って行くとカラートナーの現像
器内への混色となる。特にクリーナレス型の現像器を使
用した場合には問題である。これらの問題点を解決する
ために、将来は一色ごとに定着器で定着することによっ
て対応していた。定着装置はヒートローラ方式であるの
で各色ごとに定着装置を設けると、カラー記録装置全体
が大形化してしまった。しかし本発明のカラー電子写真
記録装置では、各色のトナーは現像後に記録紙に転写と
同時に定着されるので、装置を大きくしなくても、これ
らの問題の発生を防ぐことができることが特徴ある。ま
たカラー電子写真記録装置の従来の問題点のひとつに、
トナー層が４層にも重ねられるので、トナー層が厚くな
ってしまい、記録紙への定着には大きなエネルギーが必
要なことがあった。また厚くても定着できるように、ト
ナーを熱の伝達し易い様な特性にすると、トナーのロー
ラへのスティキングなどが発生してしまった。本実施例
の様に１色ずつ定着して行くことによって、大きなエネ
ルギーを加えること無く定着が可能となる。また他の方
法としては、各色の画像形成ユニットでは、定着エネル
ギーはどれも同じ必要はない。最後の色の転写・定着時
には十分なエネルギーで加熱する必要はあるが、それ以
前の色の転写・定着時にはトナーが逆転写しないよう仮
定着できる程度のエネルギーで定着してあれば充分であ
る。 第３の実施例

【００１９】今まで述べてきた実施例は、光ヘッドを使
用して感光層に静電潜像を形成したり、あるいは多数の
針電極からの放電を利用して誘電体上に静電潜像を形成
したり、あるいはイオンのＯＮ／ＯＦＦを制御すること
で誘電体上に静電潜像を形成している。このようにして
形成された静電潜像を、現像器で現像することによって
可視画像を形成している。これに対して、導電性磁性ト
ナーに多針電極により直接電荷を注入して、潜像を形成
せずに直接可視画像を形成する方法がある。この様な方
式は導電性磁性トナーを使用するので、普通紙へのトナ
ー像の転写は困難であるが、本発明の場合には前述した
ように、普通紙への転写が可能となる。導電性磁性トナ
ーを使用した直接画像形成システムに、本発明を適用し
た例を図５に示す。

【００２０】図１に示した画像形成ローラ１の周辺に
は、トナー像を形成するための現像器３０が設けられて
いる。この現像器３０の内部には、導電性磁性トナー３
１が蓄えられている。交互に異極に着磁されたマグネッ
トロール３２が、アルミなどの導電性材料からなるスリ
ーブ３３の内部で、図中矢印で示すように回転すること
によって、導電性磁性トナー３１はスリーブ３３上にの
外側を矢印とは反対の方向に搬送される。この搬送され
るトナーは磁気ブラシを形成しており、画像形成ローラ
１と図の様に接触する。またスリーブ３３上の画像形成
ドラム１に対抗する位置には、図の様に記録電極３４が
貼り付けてある。記録電極３４は実際には多数の電極か
ら構成されており、例えば４００ドット／インチの解像
度で画像形成ドラム１がＡ４の記録紙の幅である場合に
は、全部で３０００以上の個別の記録電極３４から構成
されている。これらの個別の記録電極３４には、画像信
号に応じて記録信号３５を与えるための駆動回路（図示
しない）が設けられている。記録信号３５は画像形成ロ
ーラ１の外側の導電層６のアース電位を基準としてお
り、例えば記録する場合には、記録電極３４に記録信号
３５として、＋Ｖ（約３０Ｖ程度）の電圧が印加できる
ようになっている。この実施例に使用される現像器３０
は、この様な構成になっている。

【００２１】画像信号に応じて各記録電極３４に記録信
号が与えられると、導電性磁性トナー３１を使用してい
るため、磁力によってブラシを形成しているトナー粒子
３１の先端までこの記録電圧が印加される。導電性磁性
トナー３１のブラシの先端は、画像形成ドラム１の絶縁
層あるいは誘電層の上に接触している。例えば＋３０Ｖ
の電圧が印加された導電性磁性トナー３１の穂がこの絶
縁層に接触すると、アース電位に接続されている外側の
導電層６にマイナスの電荷が誘導される。従って記録電
極３４によって電圧が印加された場所のトナー３１は、
静電気力がブラシを形成している磁力よりも大きくなる
ため、画像形成ドラム１上に転写されることになる。記
録信号３５が与えられない記録電極３４の部分では、ト
ナー３１を画像形成ドラム１に引き付けるような静電気
力は発生しないので、そのままスリーブ３３上を搬送さ
れて行くことになる。この様にして画像形成ドラム１上
には、現像画像３６が形成されることになる。この方式
の記録装置では、潜像を作成してそれを現像としてトナ
ー像３６を形成するのではなく、直接画像形成ドラム１
上にトナー像３６を形成してしまうので、構成が非常に
簡単になる。この画像形成方法は、１９８１年にＫｏｔ
ｚによって提案され、マグネチック・スタイラス記録方
式と言われている。

【００２２】画像形成ドラム１上にトナー像３６を形成
することはこの様に簡単であるが、導電性トナーを使用
しているため、このトナー像３６を普通紙へと転写する
のが困難である。通常は非常に高い圧力を加えることに
よって普通紙へと転写するか、あるいは絶縁性の記録紙
へと転写している。更には機械的に粘着する記録紙ある
いは中間記録媒体へ、転写する方法もある。本発明では
画像形成ドラム１上のトナー像３６を、熱で画像形成ド
ラム１から普通紙の記録紙３７へ転写する方法を行っ
た。図１に示すように本発明の画像形成ドラム１の内部
には感圧導電ゴム５層があり、この感圧導電ゴム５層は
内側の導電層４と外側の導電層６で狭まれた形となって
いる。そして外側の導電層６はアース電位に接続されて
おり、内側の導電層４との間に低着用の電源３８が接続
されている。画像形成ドラム１と記録紙３７は加圧ロー
ラ３９を介して圧接されており、この圧接部の感圧導電
ゴム５層だけに圧力が加わり、この部分の抵抗値が小さ
くなる。すると定着電源３８から感圧導電ゴム５層の圧
接部に電流が流れ、この時にジュール熱が発生する。こ
のジュール熱によって、画像形成ドラム１の表面に付着
していたトナー像３６が、記録紙３７に熱転写されると
同時に定着されたトナー像４０が得られることになる。
この様に熱によってトナー３６を溶融させ、記録紙３７
へ粘着させることで、記録紙３７への転写を行ってい
る。従ってこの様な導電性のトナーであっても、普通紙
への転写が容易に実現される。

【００２３】トナー像が記録紙に転写された後の画像形
成ドラムは、クリーナユニット４１でクリーニングされ
る。通常トナーのオフセット防止層を形成してあるの
で、この様なクリーナユニット４１は無くても、次の画
像に影響を与えるほどのトナーが、画像形成ドラムの上
に残留することはない。少しのトナーも残したく無い場
合には、この様なクリーナユニット４１を取り付けると
効果がある。このクリーナユニット４１はゴムブレード
が取り付けられており、画像形成ドラム表面に残留して
いるトナーを落として行く。またこの実施例の場合には
磁性トナーを使用しているので、マグネットローラで
も、あるいはこれらを組み合わせる方法でもクリーニン
グできる。そして最後に画像形成ドラムの表面層を、ア
ース電位などに接続された導電性ブラシ４２で撥ること
によって、表面に残っていた残留電位を消去する。この
様な状態で画像形成ドラムは再使用される。以上が本発
明の第３の実施例である。

【００２４】なお、マグネチック・スタイラス記録方式
として、この実施例ではＫｏｔｚらの方式を使用した実
施例で説明してきたが、トナー像を形成するまでの過程
はこの方式に限定されるものではない。例えばJapan Ha
rdcopy '91, p.117 で示されてるい奥名らの行った方法
で、トナー像を画像形成ドラム上に作成してもかまわな
い。

【００２５】最後にこの第３の実施例の特長についてま
とめて述べる。まずこの方式では転写と同時に定着を行
っており、定着器を別に持つ必要が無いので、小形化が
可能である。省電力形の定着器を使用しているので、消
費電力を小さくできる。トナー層の側から加熱して、ト
ナーを熱転写する方式なので、小さなエネルギーで導電
性のトナーの普通紙への転写が可能である。磁性トナー
を使用しているので、摩擦帯電の必要が無いので、記録
が安定することはもちろん、摩擦帯電に使用するエネル
ギーも不要である。記録電圧は３０Ｖの低電圧であるの
で、駆動ＩＣも簡単に実現できる。更に全てのプロセス
が３０Ｖ程度以下の、低電圧プロセスで行われている。
またチャージャ類が無く、低電圧プロセスであるため
に、体に有害なオゾンなどを発生しない。以上述べたよ
うに、この実施例の記録装置は、省電力・低電圧・オゾ
ンレスと、これからの記録装置に要求される特長を有し
ている。 第４の実施例

【００２６】ここまで述べてきた実施例では画像形成ド
ラムの内側に、感圧導電ゴム層を形成して、この感圧導
電ゴムと記録紙の圧接部だけに電流を流して、この時発
生する熱でトナーの転写と同時に記録紙への定着を行う
方式について説明してきた。第４の実施例では画像形成
ドラムには発熱機構はなく、このドラムに圧接される加
圧ローラが感圧導電ゴムから構成されており、この加圧
ローラが発熱する。つまり加圧ローラが発熱することに
より記録紙の裏側から加熱され、画像形成ドラムの上に
形成されたトナー像が記録紙に転写・定着される。図６
にはこの様な方式の画像形成ドラム１付近の一実施例を
示す。この場合画像形成ドラム１は、アルミニウムなど
の導電性のドラム５０とその上に形成された絶縁層５１
から構成されており、更に必要な場合にはやはり絶縁性
でトナーの付着しにくいオフセット防止層５２が形成さ
れている。なおこの実施例は第３の実施例で示した、マ
グネチック・スタイラスによる記録方式で考えており、
絶縁層５１としてはアルミナなどで良い。イオンデポジ
ション記録や静電記録の場合には、絶縁層５１としては
絶縁性の樹脂が適当である。また光ヘッドを使用した電
子写真記録の場合には、絶縁層５１ではなく感光体層を
形成すれば良い。なお導電性のドラム５０はアース電位
に接続されている。なおこの例では固いアルミドラム５
０を使用した例を示したが、芯ローラの周辺に導電性の
スポンジなどを巻いたフレキシブルな画像形成ドラム１
を使用しても良い。

【００２７】一方加圧ローラ１７の方は、まず芯になる
ローラ５３の上に薄い熱絶縁層５４が形成されている。
この熱絶縁層５４の上にはまず第１の導電層４が形成さ
れ、その上に感圧導電ゴムの層５、更にその外側には第
２の導電層６が形成されている。内側の導電層４と外側
の導電層６の間には、定着用の電源５５が必要な時にだ
け接続されるようになっている。この様に画像形成ドラ
ム１、また加圧ローラ１７の構造を簡単にすることがで
きる。なお定着用の電源５５は、他の実施例では直流電
源を使用したが、この実施例では交流電源を使用してい
る。これは他の実施例の場合、画像形成ドラムの上に画
像を形成する場合に、外側の導電層が一定の例えばアー
ス電位になっていることで、安定して画像を形成するこ
とができるからである。第４の実施例の場合には、加圧
ローラ１７上に画像を形成する必要がないので、直流電
源はもちろん交流電源を使用しても問題は無い。

【００２８】画像形成ドラム１と加圧ローラ１７は記録
紙１６を介して圧接され、圧接部の感圧導電ゴム５の抵
抗値が低下する。すると定着用電源５５から感圧導電ゴ
ム５に電流が流れ、この時に発生するジュール熱で画像
形成ドラム１上に形成されていたトナー像が、記録紙１
６に転写されると同時に定着される。

【００２９】この様な方式にすることによって、記録紙
の裏側から加熱することになるので、熱の効率は今まで
述べてきた方式よりも、悪くなてしまうので発熱エネル
ギーを大きくしないと高速化には不利である。しかし画
像形成ドラムは画像を形成するだけ、また紙の裏側の加
圧ローラはトナー像の転写と定着だけと機能を分離でき
る利点がある。また画像形成ドラム、加圧ローラの構造
が単純になるので、作りやすい利点もある。なお第４の
実施例では記録紙の裏側から、またそれ以外の実施例で
は記録紙のトナー像のある側から加熱して、トナー像の
転写・定着を行うものである。こうすることでより高速
の記録にも対応できるようになる。 第５の実施例

【００３０】図７には第５の実施例を示す。これは記録
媒体７０として、エンドレスのベルト状記録媒体７０を
使用した実施例である。この図７の説明ではトナー画像
を形成する手段として、第３の実施例で説明したマグネ
チック・スタイラス方式を使用した例で説明する。まず
トナーサプライ７１に蓄えられている導電性磁性トナー
７２が、磁極が交互に着磁されたマグネットローラ７３
の回転によって、マグネットローラ７３の外側のスリー
ブ（図示しない）上を、マグネットローラ７３の回転と
反対方向に搬送される。このようにして導電性磁性トナ
ー７２が、記録媒体７０と接触する記録領域７４まで搬
送されてくる。この記録領域７４には、図５で示したよ
うな多数の記録電極があり、これらの電極に選択的に３
０Ｖ程度の電圧が印加されることによって、記録媒体７
０の上に導電性磁性トナー７２による未定着のトナー像
７５が形成される。記録媒体７０は駆動ローラ７６、テ
ンションローラ７７、圧接ローラ７８の間に張り渡され
てあり、図中矢印で示す方向にエンドレスに回転してい
る。記録領域７４で形成されたトナー像７５は、記録媒
体７０とともに矢印の様に移動して、記録紙７９にトナ
ー像７５を転写・定着する領域にまで送られてくる。圧
接ローラ７８と加圧ローラ８０は、記録媒体７０と記録
紙７９を圧接した状態で回転するので、記録紙は図の様
に左から右に搬送されて行く。ここで未定着のトナー像
７５は、記録紙７９に転写・定着され、記録紙７９上に
定着されたトナー像８１が形成されることになる。

【００３１】未定着トナー像７５の記録紙７９への転写
・定着部を拡大した状態を図８に示す。記録媒体７０は
図示するように第１の導電層８２、感圧導電ゴム層８
３、第２の導電層８４、誘電体層８５から形成されてい
る。誘電体層８５の側にある第２導電層８４はアース電
位に接続されており、第１導電層８２には定着用の電源
８６が供給されている。この定着電源８６の供給は、簡
単には駆動ローラ７６やテンションローラ７７あるいは
圧接ローラ７８から供給する方法も考えられる。誘電体
層８５上に形成された未定着トナー像７５が、記録紙７
９と記録媒体７０の接触部に供給されてくる。記録媒体
７０は圧接ローラ８０によって、記録紙７９に圧接され
ることになる。ここで感圧導電ゴム層８３には、部分的
に圧力が加わり変形する。圧接部の抵抗値が小さくなる
ので、定着用電源８６から圧接部の感圧導電ゴム８３層
に電流が流れることになる。この電流によって感圧導電
ゴム層８３の圧接部がジュール発熱し、この熱によって
誘電体層８５上のトナー像７５が記録紙７９上へと転写
し定着画像８１が形成される。

【００３２】なお実施例ではベルト状の記録媒体７０を
使用して、この記録媒体７０で画像の形成を行うと同時
に、記録媒体７０の内部の感圧導電ゴム８３によって、
トナー像７５の記録紙７９への転写と定着も行ってい
る。しかしこの実施例に制限されることはなく、例えば
図６に示した様に、記録媒体７０は画像を形成するだけ
であり、これと対抗した加圧ローラ８０を感圧導電ゴム
から構成する方法もある。この場合には、加圧ローラを
図６に示すような感圧導電ゴムとそれを狭む２つの導電
層から構成し、また記録媒体の方は、導電層上に誘電体
層を形成した構成にすれば良い。この場合には転写・定
着に使用されるエネルギーは、記録紙の裏側から供給さ
れることになる。更に記録媒体も、加圧ローラ感圧導電
ゴムから構成し、両者とも発熱させて記録媒体上のトナ
ー像を記録紙へと転写・定着する方式でも良い。 第６の実施例

【００３３】感圧導電樹脂のエンドレスベルトを使用し
たもうひとつの実施例を図９に示す。まず画像形成ドラ
ム９０の上にトナー像が形成される。この過程は省略す
るが、電子写真記録装置、静電記録装置、イオンデポジ
ション記録装置、マグネチック・スタイラス記録装置な
ど、どの様な記録装置で行ってもかまわない。画像形成
ドラム９０上に形成されたトナー像は、中間転写媒体９
１に一旦転写される。この中間転写媒体９１は、図８に
示したエンドレスの記録媒体と同様な構造をしている。
すなわち感圧導電樹脂層の両面に導電層が形成されてお
り、これらの導電層の間には定着用の電源が接続されて
いる。また表面には絶縁層が形成されており、この絶縁
層の上にトナー像が保持される。図９の実施例では画像
形成ドラム９０上のトナー像を、中間転写媒体９１に一
旦転写する必要があるので、この絶縁層はトナーを保持
しやすい材料にするのが望ましい。例えばシリコーンゴ
ムなどで中間記録媒体９１の表面を形成できる。中間転
写媒体９１は中間転写ローラ９２と圧接ローラ９３の間
に張り渡されており、これらのローラでエンドレスに図
中矢印の方向に回転駆動されている。中間転写ローラ９
２によって、中間記録媒体９１は画像形成ドラム９０に
圧接され、画像形成ドラム９０上のトナー像が中間記録
媒体９１上に転写される。更に圧接ローラ９３と加圧ロ
ーラ９４によって、中間記録媒体９１は記録紙９５に圧
接されている。この圧接部だけで、感圧導電ゴムから構
成されている中間転写媒体９１に、電流が流れ発熱す
る。この熱によって中間転写媒体９１上に一旦転写され
ていたトナー像が、記録紙９５へと転写され、それと同
時に記録紙９５に定着されるのである。

【００３４】この様な中間転写媒体９１を使用した場合
には、装置が大形化する欠点もあるが、転写・定着の場
合に発生した熱が、画像形成ドラム９０に与えるを、ほ
とんど遮断することが可能となる。特に画像形成ドラム
９０の表面を感光体層にして光による電子写真記録を行
う場合には、熱の影響が気になる場合もある。この実施
例の様に中間転写媒体９１を使用することによって、熱
の影響がなくなる。また中間転写媒体９１は中間転写ロ
ーラ９２によって、画像形成ドラム９０に接触してい
る。従ってここでも適当な圧力で圧接し、少し発熱させ
てトナーを僅かに加熱することによって、画像形成ドラ
ム９０から中間転写媒体９１へのトナーの転写を容易に
することも可能である。更に第５の実施例と同様に、加
圧ローラ９４を感圧導電ゴムから構成し、記録紙９５の
裏側から加熱する方法や、中間転写媒体９１と加圧ロー
ラ９４を発熱させる方法も考えられる。更に中間転写ロ
ーラ９２を感圧導電ゴムから構成し、中間転写媒体９１
の裏側から僅かに加熱することで、画像形成ドラム９０
から中間転写媒体９１へのトナーの転写をし易くするな
どの方法もある。なおこの実施例では中間転写媒体９１
としてエンドレスのベルトを使用した例を説明したが、
ローラにこのベルトと同様の構造を形成した、中間転写
ローラとしても同様の効果がある。

【００３５】以上本発明の幾つかの実施例について説明
した。なお本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。本発明の主旨は、感圧導電ゴムの圧接部だけを
発熱させ、記録媒体上に形成されたトナー像を、被記録
媒体に転写すると同時に定着することにある。この様な
構成のものは、実施例に限定されることなく、本発明に
含まれるものである。

【００３６】なお感圧導電ゴムを使用したローラでは、
発熱する部分の感圧導電ゴム層が薄く、発熱する部分は
圧接部だけであり、通常のヒートローラの様にローラ全
体が常時加熱されている場合とは異なっている。つまり
ヒータが小熱容量でヒートオンデマンドであるために、
感光層・絶縁層を昇温から守る、あるいは定着時に昇温
しても他のプロセスに入る時には冷えた状態に戻ること
が可能である。これも感圧導電ゴムローラを使用した場
合の大きな特徴である。しかし場合によっては熱がロー
ラ内に蓄積される場合もある。特に高速記録になるほ
ど、瞬時に大きな転写・定着エネルギーを必要とし、ま
たローラ回転速度も速いため、熱が蓄積し易くなる。絶
縁層を使用するイオンデポジション記録の場合や、静電
記録の場合には材料の選択によって、加熱されたことに
よって導電率が上昇する現象にある程度の対応はできる
が、高速記録では影響が出る場合もある。特に感光体を
使用する場合には、熱の蓄積は問題である。この様な不
都合を防ぐためには、例えば図２の実施例ではクリーナ
ユニット１８の後などに、冷却装置を設けることで対応
する必要もある。冷却装置として最も簡単な方法は、熱
伝導率の大きな金属のローラを画像形成ドラムと接触さ
せるだけで良い。また実施例では記録媒体として画像形
成ドラムを考えてきたが、記録媒体は同様の構造をして
いればドラム状に限定されるものではない。例えばシー
ト状あるいはエンドレスベルト状の、内部に導電層で狭
まれた感圧導電ゴム層を持った記録媒体でも良い。

【００３７】

【発明の効果】本発明の記録装置は、感圧導電ゴムの特
性を利用して、画像形成ドラム上に形成されたトナー像
を、被記録媒体に転写すると同時に定着することが特徴
である。つまり画像形成ドラムと加圧ローラと被記録媒
体が圧接され、圧接されている部分だけの感圧導電ゴム
の抵抗値が小さくなり、電流がこの部分に集中して流れ
る。そしてこの電流によって生ずるジュール熱により、
トナーが被記録媒体へと転写されると同時に定着され
る。この発熱は薄い感圧導電ゴム層で、しかも画像形成
ドラムが被記録媒体に圧接されている部分だけで発生す
るので、暖める部分の熱容量が小さくなり、定着に要す
るエネルギーが従来のヒートローラと比較すると、極め
て少なくて良い特徴がある。つまりこの様な構成にする
ことにより、省電力でウォームアップ時間の少ない記録
装置を実現することができる。更に最大の効果として
は、トナーの転写と定着を同時に行っているので、別の
場所に定着装置を容易する必要がなく、記録装置を小形
化できることである。また導電性トナーを使用する場合
には、通常は普通紙へのチャージャ転写は不可能なの
で、大きな圧力で転写を行っており、そのため装置が大
型化してしまう問題もあった。しかし本発明の熱による
トナーの転写と定着を行う方法によって、導電性トナー
でも簡単に普通紙に転写することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の画像形成ドラムの構成図

【図２】 本発明の記録装置の概要の説明図。

【図３】 感圧導電ゴムの圧力−抵抗特性図。

【図４】 第２の実施例であるカラー記録装置を説明す
るための図。

【図５】 第３の実施例である導電性磁性トナーを使用
した記録装置を説明した図。

【図６】 紙の裏側から加熱してトナーの転写・定着を
行う第４の実施例を説明した図。

【図７】 エンドレスベルト状の記録媒体を使用した第
５の実施例を説明した図。

【図８】 エンドレスベルト状の記録媒体の説明図。

【図９】 中間転写媒体を使用した第６の実施例を説明
した図。

【図１０】 従来の電子写真記録装置の説明図。

【符号の説明】

１ 画像形成ドラム ４ 第１導電層 ５ 感圧導電ゴム ６ 第２導電層 ７、５１ 誘電体層 ９、３８、５５ 定
着用電源 １５、３６ トナー像 １６ 被記録媒体・
記録紙 １７、３９ 加圧ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平原 修三 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 総合研究所内 (72)発明者 森 昌文 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 総合研究所内 (72)発明者 保坂 靖夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 総合研究所内 (56)参考文献 特開 平３−158874（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−287069（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−128084（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/16 G03G 15/20 G03G 15/24

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トナーによって記録媒体上に画像を形成
   し、前記記録媒体と前記記録媒体と対峙する加圧ローラ
   とが被記録媒体を介して圧接され、前記記録媒体上の前
   記トナーが前記被記録媒体上に転写されて、前記被記録
   媒体上に画像が形成される記録装置に於いて、 前記記録媒体あるいは前記加圧ローラの少なくともどち
   らか一方が内部に感圧導電性樹脂を含んでおり、前記感
   圧導電性樹脂の上下の面に導電層が形成されており、一
   方の前記導電層はアース電位に、もう一方の前記導電層
   には加熱用電源としてプラスあるいはマイナスの電位に
   接続されていることを特徴とする記録装置。
2. 【請求項２】 前記導電層 には必要な時だけ前記加熱用電
   源に接続され、前記画像を前記記録媒体から前記被記録
   媒体上に転写する場合には、前記導電層から前記感圧導
   電樹脂の抵抗が小さくなった圧接部付近に集中的に電流
   が流れ、この時発生するジュール熱によって、前記記録
   媒体上の前記トナーを前記被記録媒体上に転写すると同
   時に前記被記録媒体に定着させることを特徴とする請求
   項１記載の記録装置。