JP3095477B2 - 記録装置 - Google Patents

記録装置

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JP3095477B2
JP3095477B2 JP03256181A JP25618191A JP3095477B2 JP 3095477 B2 JP3095477 B2 JP 3095477B2 JP 03256181 A JP03256181 A JP 03256181A JP 25618191 A JP25618191 A JP 25618191A JP 3095477 B2 JP3095477 B2 JP 3095477B2
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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
    が被記録媒体を介して圧接され、前記記録媒体上の
    記トナー前記被記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。
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