JP3380323B2 - 多色印字装置および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数色のトナーを用い
て多色印字を行う装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、シアン、マゼンタ、黄および
黒の４色のトナーを用いてカラープリントや、電子写真
方式によるカラー複写が行われている。図５は、転写ド
ラム方式による電子写真式カラー印字装置の概略的な構
成を示す。カラー画像は、感光ドラム１に形成され、記
録紙２上に転写される。感光ドラム１には、光学系３か
ら印字すべき画像に対応する光信号が与えられる。印字
装置がプリンタであるときには、たとえば画像で変調し
たレザービームが照射され、複写機であるときには原稿
を照射した反射光が導かれる。

【０００３】感光ドラム１の表面は、光学系３からの光
信号が導かれる部分の上流側で帯電ヘッド４によって一
様な電位に帯電される。光学系３からの光が導かれる
と、感光ドラム１表面の感光体が導電性となり電荷が逃
げるので、画像に対応した静電潜像が形成される。静電
潜像が形成された感光ドラム１の表面には、シアントナ
ー槽５、マゼンタトナー槽６、黄トナー槽７および黒ト
ナー槽８のいずれか１つからのトナー粒子が、選択的に
供給され現像される。感光ドラム１の表面に静電潜像に
対応して付着したトナー粒子は、転写ドラム９側に転写
ヘッド１０の電位によって吸引されて移行する。感光ド
ラム１の表面上には、さらに他の色のトナー像が同様に
して形成され、転写ドラム９上に移行する。転写ドラム
９上に各色のトナー粒子が移行すると、定着ロール１１
との間で記録紙２を挟持し、ヒータ１２によって加熱し
ながらトナー粒子を溶融させて記録紙２の上に定着させ
る。記録紙２と転写ドラム９との分離のため、爪１３が
設けられる。

【０００４】カラー印字方式には、図５に示すような転
写ドラム方式の他に、中間体転写方式や、一括転写方式
さらにはタンデム方式が提案されている。中間体転写方
式は、転写ドラムの代わりに転写ベルトを用い、転写ベ
ルト上にカラー画像に対応するトナー像を一旦形成して
から記録紙上に定着させる方式である。一括転写方式
は、転写ドラムや転写ベルトを用いず、感光ドラム上で
トナー像を重ね合わせてカラー画像に対応するトナー像
を形成し、記録紙に一括して転写する方式である。タン
デム方式は、各色毎に印字プロセスを独立して行い、そ
のような単色プリントを連続して並列処理を行う方式で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５に示すような感光
ドラム方式では、転写ドラム９の径が大きくなる。通常
は、感光ドラム１の径の２倍程度である。このため、印
字装置としても大型化してしまう。また、記録紙２をあ
る程度転写ドラム９に巻付けなければならず、そのため
の機構が複雑になる。トナーを記録紙２上に定着させた
後は、転写ドラム９と記録紙２との分離が困難となり、
爪１３などを設ける必要がある。さらに、各色のトナー
槽５，６，７，８を選択的にかつ速やかに感光ドラム１
に対して対峙させる必要があり、装置の構成が複雑にな
る。また、転写ドラム９の表面に巻付けられた記録紙２
上に供給されるトナー粒子は、最終色のトナー粒子が転
写されてから定着が行われるので、途中の段階では未定
着のトナー粒子の上にさらに別の色のトナー粒子による
像が転写されることになる。このため、転写されたトナ
ー粒子による像の乱れが発生しやすい。各色について静
電潜像の形成とトナー粒子の転写とを繰返して行うの
で、感光ドラム１には、感度のばらつきが少ないこと
と、安定した繰返しサイクル特性が特に厳しく要求され
る。しかも、転写プロセスが４回繰返されるので、総合
的なカラー画像としての印字速度が遅くなる。

【０００６】図６は、感光ドラム１から転写ドラム９の
表面に巻付けられた記録紙２上にトナー粒子１４が転写
される状態を示す。すでに記録紙２上に転写されている
トナー粒子は、未定着の状態であるので、新たな別の色
のトナー粒子が転写されると非接触現像となり、多層転
写のために転写抜けが発生しやすくなる。感光ドラム１
上に多色のトナー粒子を存在させるために、複数回の帯
電や露光を行うと、既に存在していたトナー粒子１４が
飛散したり、トナー粒子１４によって露光される光を遮
光してしまって充分な画像が得られないこととなる。

【０００７】前述の中間体転写方式では、転写ベルトと
ともに記録紙を搬送し、記録紙上に多層のトナー粒子層
を転写するので、転写ドラム方式と同様に、複数層のト
ナーを転写することによる不具合が発生する。さらに、
転写ベルトを搬送するための機構が複雑となり、転写ベ
ルト上でのフィルミングの問題も生じる。

【０００８】一括転写方式では、構造的には単純化され
るけれども、重ね合わせに付随する多くの問題がある。
すなわち、感光体の周長が最大プリント幅以上でなけれ
ばならず、大きな感光体を用いる必要が生じる。また、
非接触現像方式を用いる必要があるので、一旦、１つの
色のトナーで現像を行った後では、他の色のトナーを充
分に供給することも困難となる。さらに、別の色の静電
潜像を形成するために帯電や露光を行うのは、すでに感
光体上にトナー像がある状態で行うので、トナーの光学
的特性や電気的特性にかなり制約がある。

【０００９】タンデム方式では、各プロセスをシリーズ
に行うので、高速化が可能であるけれども、各色の工程
用に別個の定着装置が必要となり、大掛かりな装置とな
る。

【００１０】本発明の目的は、簡単かつ小形に構成する
ことができ、低価格の多色印字装置および方法を提供す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、耐熱性高分子
材料の誘電体から成る無端フィルムシートと、無端フィ
ルムシートを一方向に搬送する搬送手段と、搬送経路の
途中に設けられ、無端フィルムシートの表面電位を均一
化する帯電手段と、帯電手段から搬送方向の下流側に設
けられ、無端フィルムシート上に印字すべき画像に対応
する静電潜像を形成する印字ヘッド手段と、印字ヘッド
手段から搬送方向の下流側に設けられ、黒色を含む複数
色のトナーを、黒色が最も下流側となるようにそれぞれ
無端フィルムシートの一方表面上に供給する複数の現像
手段と、黒色用の現像手段と他の色用の現像手段との間
に配置され、上流側の現像手段から無端フィルムシート
上に供給されたトナーを加熱溶融させるための中間加熱
ヘッドと、現像手段から搬送方向の下流側に設けられ、
トナーを加熱溶融させる加熱ヘッド手段と、加熱ヘッド
手段に対向して配置され、加熱ヘッド手段との間で無端
フィルムシートおよび印字媒体を挟持して加圧する定着
状態と、加熱ヘッド手段から間隔をあける離間状態とを
切換え可能な定着手段とを含むことを特徴とする多色印
字装置である。

【００１２】また本発明の前記現像手段は、シアン、マ
ゼンタ、黄および黒の各色毎に設けられることを特徴と
する。

【００１３】

【００１４】さらに本発明は、耐熱性高分子材料の誘電
体から成る無端フィルムシートを予め定める経路で一方
向に搬送させ、無端フィルムシート表面を一様に帯電さ
せた後、黒色を含む複数色の各色毎の画像に対応する静
電潜像を無端フィルムシート上に形成し、黒色のトナー
が最後となるように、各色のトナーをそれぞれ無端フィ
ルムシート上に供給して現像を行い、供給されたトナー
を無端フィルムシート上で加熱溶融させる工程を、前記
複数色から黒色を除く分だけ繰返し、無端フィルムシー
ト上に黒色のトナーを供給して現像を行い、画像を印字
すべき媒体に、無端フィルムシート上のトナーを加熱し
て転写することを特徴とする多色印字方法である。

【００１５】

【作用】本発明に従えば、耐熱性高分子材料の誘電体か
ら成る無端フィルムを搬送手段によって一方向に搬送す
る。無端フィルムの表面電位は、帯電手段によって均一
化され、印字ヘッド手段によって印字すべき画像に対応
する静電潜像が形成される。印字ヘッド手段の搬送方向
の下流側には、黒色を含む複数色のトナーを、それぞれ
無端フィルムシートの一表面上に供給する複数の現像手
段が設けられる。黒色のトナーを供給する現像手段は最
下流に設けられる。黒色用の現像手段と他の色の現像手
段との間には、上流側の現像手段から無端フィルムシー
ト上に供給されたトナーを一旦加熱溶融させる中間加熱
ヘッドが設けられるので、１回の搬送で１色と黒色とを
同時に画像形成することができる。現像手段の搬送方向
下流側には、トナーを加熱溶融させる加熱ヘッド手段
と、加熱ヘッド手段に対向して配置され、加熱ヘッド手
段との間で無端フィルムシートおよび印字媒体を挟持し
て加圧する定着状態と、加熱ヘッド手段から間隔をあけ
る離間状態とを切換え可能な定着手段が設けられる。多
色印字のための各色のトナーは、印字ヘッド手段によっ
て形成された静電潜像に応じて無端フィルムシート上に
吸着され、加熱ヘッド手段のみによって一旦加熱溶融さ
れる。さらに他の色のトナーを同様に加熱溶融させた
後、定着手段を定着状態に切換えて印字媒体上に多色の
トナー像を転写させ、多色印字を行うことができる。ト
ナーは、溶融させれば電気絶縁体となり、帯電手段によ
る表面電位の均一化や印字ヘッド手段による静電潜像の
形成に障害とならない。感光体と転写用の媒体の両方を
用いる必要がなく、無端フィルムシートは、搬送経路を
自由に設定できるので、装置を簡単に構成し、小形化し
て低コスト化を図ることができる。

【００１６】また本発明に従えば、現像手段は、シア
ン、マゼンタ、黄および黒の各色毎に設けられるので、
ＣＭＹＢ方式によるカラー画像を形成することができ
る。

【００１７】

【００１８】さらに本発明に従えば、無端フィルムシー
ト表面に複数色の画像に対応する静電潜像を順次形成
し、黒色を除く各色のトナーを供給して現像し、加熱溶
融してさらに次の色のトナー像を形成し、最後に黒色の
トナーによる現像を行い、画像を転写すべき媒体上に無
端フィルムシート上のトナーを加熱して転写する。無端
フィルムシート上には、複数色のトナー像が形成される
けれども、黒色を除く前回までのトナー像は一旦加熱溶
融されているので、新たなトナーの現像を行っても障害
は生じない。

【００１９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例によるカラー印字
装置の概略的な構成を示す。無端フィルムシート２１は
周回搬送され、最大プリント幅以上の周長を有し、ポリ
イミドなどの耐熱性および電気絶縁性を有する合成樹脂
材料から成る。無端フィルムシート２１の表面には、テ
フロンなどのフッ素樹脂の被覆が施され、離型性が与え
られる。無端フィルムシート２１の下方には、印字媒体
である記録紙２２が保持されている。無端フィルムシー
ト２１の表面上に静電潜像を形成するため、カラーヘッ
ド２３が設けられる。カラーヘッド２３に対して、無端
フィルムシート２１の搬送方向の上流側には、帯電ヘッ
ド２４が設けられ、無端フィルムシート２１上の静電電
位を均一化する。電位が均一化された状態で、カラーヘ
ッド２３からは、現像すべき色の画像に対応する静電潜
像を無端フィルムシート２１表面上に形成するために、
静電的な印字が行われる。カラーヘッド２３の下流側に
は、シアントナー槽２５、マゼンタトナー槽２６、黄ト
ナー槽２７および黒トナー槽２８が設けられる。カラー
印字ヘッド２３によって形成された静電潜像に対応する
色のトナー槽２５，２６，２７のうちのいずれか１つが
能動化され、トナーが供給され現像が行われる。一旦、
無端フィルムシート２１上に供給されたトナー粒子は、
中間の加熱ヘッド２９によって加熱溶融された後、黒ト
ナー槽２８からさらに黒色画像に対応するトナーが供給
され、加熱ヘッド３０側に搬送される。加熱ヘッド３０
では、定着ロール３１との間で記録紙２２と無端フィル
ムシート２１を挟持し、トナーの熱転写を行う。記録紙
２２は、無端フィルムシート２１の下方に設けられる記
録紙カートリッジ３２から供給される。黒トナー槽２８
によって黒の現像を行うためには、中間の加熱ヘッド２
９と黒トナー槽２８との間に設けられる白黒ヘッド３３
によって黒色用の静電潜像を形成する。このため、さら
に白黒ヘッド３３の上流側に、帯電ヘッド３４が設けら
れる。

【００２０】無端フィルムシート２１は、テンションば
ね３５によって適度にテンションをかけられて弛みが生
じないようにされ、案内部材３６、従動ロール３７、駆
動ロール３８および搬送ロール３９によって定められる
搬送経路を一方向に搬送される。各部分は筺体４０内に
収納され、そのカバー４１を開放することによって、各
トナー槽２５〜２８へのトナーの補給や保修などを行う
ことができる。各トナー槽２５〜２８からのトナー像を
供給して現像を行うために、シアン現像ローラ４５、マ
ゼンタ現像ローラ４６、黄現像ローラ４７および黒現像
ローラ４８が、無端フィルムシート２１に対して接近状
態と離間状態とを切換え可能に設けられる。これらの現
像ローラ４５〜４８を無端フィルムシート２１の表面に
接触させれば、対応する色のトナーによる現像が行われ
る。

【００２１】カラーヘッド２３は、たとえば１５０〜２
００ｄｐｉの記録密度で静電潜像が形成可能とし、階調
性のある静電潜像が形成可能なものを用いる。白黒ヘッ
ド３３には、３００〜４００ｄｐｉの高密度の静電潜像
が形成可能なヘッドを用いる。ただし、白黒ヘッド３３
側では、階調性は不要で、オンかオフかの２つの状態を
識別できればよい。このように、カラー印字ヘッド２３
と白黒印字ヘッド３３に異なった仕様のものを用いる
と、図２に示すような多色印字を効率的に行うことがで
きる。すなわち、記録紙５０上にカラー部分５１と、白
黒部分５２とを分けて印字するような場合に、カラー部
分５１には階調を利用して色調を忠実に再現することが
でき、白黒部分５２には高精細度の画像を印字すること
ができる。白黒部分５２には、一般に文字などのキャラ
クタが印字されるので、高密度に印字することによっ
て、曲線部などの輪郭が滑らかな高品位の印字を行うこ
とができる。

【００２２】図３は、図１の実施例の電気的構成を示
す。マイクロコンピュータなどを含んで実現される制御
回路６０には、印字すべき画像を表す印字データ６１が
与えられる。印字の開始は、入力スイッチ６２から入力
される。カラー画像を無端フィルムシート２１上に位置
ずれを生じないで形成するためには、無端フィルムシー
ト２１の特定の位置を位置検出器６３によって検出し、
各機構の動作を同期させる必要がある。図１の紙送りロ
ーラ４２を駆動するための紙送りモータ６４、駆動ロー
ル３８を回転駆動するための搬送モータ６５などの駆動
は、位置検出器６３が検出した無端フィルムシート２１
の位置を基準として同期して行う。加熱ヘッド２９，３
０、定着ロール３１、カラーヘッド２３、白黒ヘッド３
３、帯電ヘッド２４，３４、カラー現像ローラ４５，４
６，４７，および黒現像ローラ４８の制御は、印字デー
タ６１に従って行われる。

【００２３】図４は、図２に示すような印字を行うため
の制御を示す。ステップａ１から動作を開始し、ステッ
プａ２では無端フィルムシート２１を帯電ヘッド２４に
よって一様に帯電させる。次に、ステップａ３ではカラ
ーヘッド２３およびいずれかの色の現像ローラ４５〜４
７を作動させ、所定色の現像を行う。次に、ステップａ
４で加熱ヘッド２９によってトナーの加熱溶融を行い、
ステップａ５ではカラー画像の現像が終了したか否かを
判断する。ステップａ５でカラー画像の現像が終了して
いないと判断されるときには、黒現像ローラ４８や加熱
ヘッド３０の駆動を行わず、定着ロール３１も離間状態
にしておき、ステップａ２に戻る。

【００２４】ステップａ５でカラー画像の現像が終了し
たと判断されるときには、ステップａ６に移り、帯電ヘ
ッド３４による一様帯電を行う。次に、ステップａ７
で、黒現像ローラ４８を作動させて黒色の現像を行い、
タイミングを合わせて紙送りモータ６４を作動させ、記
録紙２２を加熱ヘッド３０と定着ロール３１との間に供
給する。定着ロール３１を定着状態に切換え、ステップ
ａ９で熱転写を行い、記録紙２２を排出してステップａ
１０で処理を終了する。

【００２５】記録紙２２は、記録紙カートリッジ３２上
に堆積した状態で供給される。記録紙２２の堆積した表
面には、紙送りローラ４２と紙押え４３が接触し、最上
位の記録紙２２を紙送りローラ４２の回転によって加熱
ヘッド３０の方に供給可能な状態とする。記録紙２２の
積層体の下方にはばね４４が設けられ、積層体の最上位
を紙送りローラ４２および紙押え４３に常に接触させ
る。

【００２６】以上の実施例では、無端フィルムシート２
１を一方向に搬送しているけれども、カラー画像を形成
する際に往復移動させれば、より短時間にカラー印字を
行うことができる。しかしながら、中間の加熱ヘッド２
９を各色のトナー槽２５〜２７に接近させて設けること
により、早めにトナー槽を無端フィルムシート２１上に
固定し、良好な画像を得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、無端フィ
ルムシートを用いて、多色のトナーを用いた画像を形成
し、一括して記録紙などの印字媒体上に熱転写すること
ができる。このため、多色印字装置の構成が簡易化さ
れ、小形かつ低価格の多色印字装置を実現することがで
きる。黒色用の現像と他の色用の現像とを同時に行うこ
とができるので、多色印字における所要時間が短縮され
る。

【００２８】また本発明によれば、ＣＭＹＢ方式のカラ
ー印字を簡易に実現することができる。

【００２９】

【００３０】さらに本発明によれば、耐熱性および電気
絶縁性を有する合成樹脂の無端フィルムシート上に、黒
色を含む複数色の画像を形成するためのトナーを、接触
現像方式で供給することができるので、簡単な構成で良
好な多色印字を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略的な構成を示す簡略化
した断面図である。

【図２】図１の実施例によって印字可能な状態を示す平
面図である。

【図３】図１の実施例の電気的構成を示すブロック図で
ある。

【図４】図１の実施例の動作を示すフローチャートであ
る。

【図５】従来からのカラー印字装置の簡略化した断面図
である。

【図６】図５の装置における問題点を示す部分的な断面
図である。

【符号の説明】

２１ 無端フィルムシート ２２ 記録紙 ２３ カラーヘッド ２４，３４ 帯電ヘッド ２５ シアントナー槽 ２６ マゼンタトナー槽 ２７ 黄トナー槽 ２８ 黒トナー槽 ２９，３０ 加熱ヘッド ３１ 定着ロール ３３ 白黒ヘッド ４５ シアン現像ローラ ４６ マゼンタ現像ローラ ４７ 黄現像ローラ ４８ 黒現像ローラ ５０ 記録紙 ５１ カラー部分 ５２ 白黒部分 ６０ 制御回路 ６３ 位置検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/05 B41J 2/415 G03G 15/01 114

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐熱性高分子材料の誘電体から成る無端
   フィルムシートと、 無端フィルムシートを一方向に搬送する搬送手段と、 搬送経路の途中に設けられ、無端フィルムシートの表面
   電位を均一化する帯電手段と、 帯電手段から搬送方向の下流側に設けられ、無端フィル
   ムシート上に印字すべき画像に対応する静電潜像を形成
   する印字ヘッド手段と、 印字ヘッド手段から搬送方向の下流側に設けられ、黒色
   を含む複数色のトナーを、黒色が最も下流側となるよう
   にそれぞれ無端フィルムシートの一方表面上に供給する
   複数の現像手段と、 黒色用の現像手段と他の色用の現像手段との間に配置さ
   れ、上流側の現像手段から無端フィルムシート上に供給
   されたトナーを加熱溶融させるための中間加熱ヘッド
   と、 現像手段から搬送方向の下流側に設けられ、トナーを加
   熱溶融させる加熱ヘッド手段と、 加熱ヘッド手段に対向して配置され、加熱ヘッド手段と
   の間で無端フィルムシートおよび印字媒体を挟持して加
   圧する定着状態と、加熱ヘッド手段から間隔をあける離
   間状態とを切換え可能な定着手段とを含むことを特徴と
   する多色印字装置。
2. 【請求項２】 前記現像手段は、シアン、マゼンタ、黄
   および黒の各色毎に設けられることを特徴とする請求項
   １記載の多色印字装置。
3. 【請求項３】 耐熱性高分子材料の誘電体から成る無端
   フィルムシートを予め定める経路で一方向に搬送させ、 無端フィルムシート表面を一様に帯電させた後、黒色を
   含む複数色の各色毎の画像に対応する静電潜像を無端フ
   ィルムシート上に形成し、黒色のトナーが最後となるよ
   うに、各色のトナーをそれぞれ無端フィルムシート上に
   供給して現像を行い、供給されたトナーを無端フィルム
   シート上で加熱溶融させる工程を、前記複数色から黒色
   を除く分だけ繰返し、 無端フィルムシート上に黒色のトナーを供給して現像を
   行い、 画像を印字すべき媒体に、無端フィルムシート上のトナ
   ーを加熱して転写することを特徴とする多色印字方法。