JPH049991A - 画像形成装置 - 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 本発明はプリン久　複写機などの画像形成装置に関する
。

従来の技術 従来のプリンタや複写機などの画像形成装置として（よ
　例えば特開昭５８−２１４１７５号公報に示されてい
る電子写真方式を用いた装置か一般的である。

第６図に　この従来の画像形成装置の構成図を示す。　
１０１は像担持体であり、ＡＩ　　（アルミニウム）等
よりなる導電性支持体上にセレン−テルル（Ｓｅ−Ｔｅ
）等よりなる光導電層を設けた感光体ドラムである。　
１０２は感光体ドラム１０１表面を均一帯電させるコロ
ナ帯電器　１０３は帯電された感光体ドラム１０１を記
録信号に応じて露光する半導体レーザ；ＬＥＤ（発光ダ
イオード）アレイ等の露光器であも　１０４は静電潜像
をトナーにより可視像化する現像器　１０５はトナー像
を記録媒体１０６上に静電転写するコロナ転写器　１０
７は転写されたトナー像を加熱溶融して記録媒体１０６
上に定着する加熱定着器であム１０８は転写後も感光体
ドラム１０１上に残留するトナーを除去するクリーナで
あり、例えば　ブレード（金入　ウレタンゴム等の弾性
体）やファーブラシから構成されていも 以上のように構成された従来の画像形成装置においては
　まず、感光体ドラム１０１表面にコロナ帯電器１０２
を用いて電荷を付与し　均一に帯電させ、露光器１０３
を用いてこの帯電された感光体ドラム１０１を記録信号
に応じて露光し　静電潜像を形成する。

次に　現像器１０４を用いてトナーによりこの静電潜像
を可視像化する。感光体ドラム１０１上のトナー像は　
コロナ転写器１０５を用いて記録媒体１０６上に静電気
的に転写されも　転写されたトナー像は加熱定着器１０
７を用いて加熱されトナーが溶融することにより記録媒
体１０６上に定着されも ここで、感光体ドラム１０１上のトナー像（よコロナ転
写では１００％記録媒体１０６上に転写されず、若干の
未転写トナーが残留する。そこで、次の記録に進む前に
　感光体ドラム１０１上の残留トナーをクリーナ１０８
を用いて除去する。

このようにして、感光体ドラム１０１ｉ１　　次の帯電
・露光から始まる画像形成プロセスへと進む。

この電子写真方式は　普通紙記録に加え　機能分離によ
る高速（Ｌ　　高解像度化などの特長を有している。

発明が解決しようとする課題 しかしなが収　電子写真方式を用いた画像形成装置（よ
　一般にトナーを加熱溶融させて記録媒体上に定着させ
ているたべ　消費電力が大きいという課題を有していた
　例えば　記録速度が１５０ｍｍ／５（Ａ４、３０枚／
分相当）の場合、　トナー及び記録紙の熱容量を考慮し
て、加熱定着に要するエネルギーを算出すると約７００
Ｗとなる。

このエネルギーは高速化を進めるに連れてさらに膨大と
なる。また　加熱定着器自身も大型化するた敷　装置全
体の大型化を招く。

そこで、本発明はかかる点に鑑へ　トナー像の記録媒体
への定着エネルギーを低減化し　装置全体の消費電力の
低減化　惹いては　画像記録の高速化を図り、しかＬ　
転写後も像担持体上に残留するトナーを完全に除去し　
画像形成装置の高画質化ならびに信頼性の向上を図るこ
とを目的とす上記目的を達成するた数　本発明は　像担
持体と、　トナー像をこの像担持体上に形成する像形成
手段と、　トナーを低粘度化する溶媒を、前記像担持体
上に形成した前記トナー像に供給する溶媒供給手段と、
低粘度化した前記トナー像を記録媒体に圧着させて転写
する転写手段と、転写後も前記像担持体上に残留するト
ナーに　クリーニング材料を供給するクリーニング材料
供給手段と、少なくとも像担持体上の残留トナーを除去
するクリーニング手段とを備え　特に　前記クリーニン
グ材料が、前記トナーの組成物の少なくとも一部を溶解
または析出することを特徴とする画像形成装置である。

作用 本発明は前記した構成により、像担持体上に像形成手段
を用いてトナー像を形成し　次に　溶媒供給手段を用い
て、　トナーを低粘度化する溶媒をこのトナー像に供給
し　低粘度化させる。そして、このトナー像を転写手段
を用いて記録媒体に圧着させ転写させて、画像を形成す
る。

したがって、従来の電子写真方式で用いられている加熱
定着とは異なり、溶媒によりトナーを低粘度化させて転
写・定着を行なうた数　トナー像の定着エネルギーが低
減し　装置全体の消費電力の低減化が図れ　惹いては　
画像言己録の高速化を図ることができる。

但し　このような圧着による転写後Ｌ　像担持体上には
若干の未転写トナーが残留し　除去せずにおくと、次の
記録時に残像や地かぶり等の画質劣化が発生するた数　
完全に除去する必要がある。

先に説明した静電転写を用いる一般の電子写真方式で（
よ　このような残留トナーは像担持体に対してクーロン
力等の静電気的な力で付着しており、ブレードやファー
ブラシ等を圧接することで容易に除去される。

しかしなか技　本方式における残留トナーは溶媒により
低粘度化されており、像担持体表面に対して粘着したり
、また　溶媒の蒸発・乾燥とともに固着しているた数　
残留トナーと像担持体との付着力が、一般の電子写真方
式の場合と比較して大きく、前記した通常のクリーニン
グ方法では十分に残留トナーを除去できな（℃ そこで、本発明では　転写後も像担持体上に残留するト
ナーに対して、クリーニング材料を供給し　トナー組成
物の少なくとも一部を溶解または析出させた後に　クリ
ーニング手段を用いて残留トナーを除去する。

したがって、残留トナーと像担持体との付着力を緩和さ
せた後にクリーニングを行なうた数　残留トナーを完全
に除去でき、残像や地かぶり等のない高画質な画像が提
供でき、装置の信頼性も向上する。

実施例 第１＠　第２図は　本発明の実施例における画像形成装
置の構成図を示すものである。

像担持体１１４；ＬＡＩ（アルミニウム）等からなるド
ラム状の導電性支持体１１ａ上に　静電潜像を保持する
誘電体層１１ｂを設けてなる誘電体ドラムであり、矢印
Ａの方向に回転する。誘電体層１１ｂとしては　例えは
　アルミニウムの陽極酸化皮膜に金属塩を含浸させたも
Ｑ　また（よ　フッ素系樹脂やシリコン系樹脂などミ　
静電潜像の形成が可能なものであれば　耐擦性を考慮し
て自由に選択できる。

像形成手段（よ　前記した像担持体１１上に静電潜像を
形成するイオン照射手段１２と、この静電潜像をトナー
により可視像化する現像手段１６とから構成される。

イオン照射手段１２ｔｉ　　さらに　イオン発生部１３
とイオン制御部１４とから構成される。イオン発生には
　コロナ放電　沿面放電等の気中放電を利用することが
望ましい。第２図および第３図を用いて、コロナ放電に
よる例を詳しく説明する。

イオン発生部１３（友　略コの字形のシールドケース１
３ａ内に　タングステン等からなるワイヤ１３ｂを架張
させた　いわゆるコロナ放電器である。

イオン制御部１４ζ表　薄板状の絶縁体１４ａに記録す
るドツトに応じてイオンが通過するための貫通孔１４ｄ
を直線状あるいは千鳥状に配置したものであり、貫通孔
１４ｄの上下に３表　各貫通孔１４ｄごとの制御電極１
４　ｂ、　　全ての貫通孔１４ｄに共通する制御電極１
４ｃがそれぞれ設けてあ４　１５はイオン制御部１４の
制御電極１４ｂと１４ｃとの間に制御電圧を印加する制
御電圧印加手段である。な耘　イオン照射手段１２とし
てｃ友特表昭５７−５０１３４８号公報で開示されてい
るような沿面放電を用いたものを用いてもよ鶏現像手段
１６（よ　例えは　磁気ブラシ現像器であって、　トナ
ーを担持・搬送する円筒上の現像スリーブ１６ａ、現像
スリーブ１６ａ内にあり前記トナーからなる磁気ブラシ
を形成するためのマグネットローラ１６ｂ　（以下、マ
グローラ）、　トナーを貯蔵するホッパー１６ｃなどか
ら構成される。

トナーは　例えば　磁性−成分トナーであって、バイン
ダ樹脂　カーボンブラッ久　磁性粉　シリカおよび電荷
制御剤などから構成される。

現像手段１６の現像スリーブ１６　ａ　１表　　像担持
体１１とわずかな間隙をもって保持されており、外部駆
動機構（図示せず）により回転駆動される。

この現像スリーブ１６ａ表面には　ホッパー１６Ｃ内で
−様な極性（本実施例では（＋）極性）に摩擦帯電され
たトナー力文　トナー層厚規制手段（図示せず）により
薄層化供給される。また　マグローラ１６ｂにより、現
像位置でトナーと像担持体１１とが接触するように　ト
ナーからなる磁気ブラシを形成すも 溶媒供給手段３０（戴　現像手段１６よりも像担持体１
１の進行方向下流側に配置され　トナーを低粘度化する
溶媒を、像担持体１１上のトナー像あるいは記録媒体２
２上に供給するものである。

転写手段３１（主　溶媒供給手段３０よりもさらに下流
に位置し　像担持体１１に所定の圧力で当接する圧着ロ
ーラから構成されも 第４図は　溶媒を記録媒体２２上に供給する場合の溶媒
供給手段３０について、詳細に示すものである。４０は
溶媒を記録媒体２２上に供給・塗布する溶媒塗布ローラ
、　４１は溶媒塗布ローラ４０に溶媒を供給する溶媒供
給フェルト、　４２は溶媒供給フェルト４１に溶媒を供
給・含浸させる溶媒供給パイプである。この溶媒供給パ
イプ４２（戴ポンプ４３を介して溶媒タンク４４と接続
している。な耘　本実施例でζ戴　溶媒により低粘度化
するトナー組成分は　バインダ樹脂であるとする。

また　溶媒としては　このバインダ樹脂を低粘度化する
ものを自由に選択すればよ（ｔ　バインダ樹脂と溶媒と
の組合せの例として（よ　例えば　スチレン樹脂とトル
エン、アクリル樹脂とアセトン、エポキシ樹脂とジメチ
ルエタン、ステベライトとイソオクタス　ＰＶＡ（ポリ
ビニルアルコール）やＣＭＣ（カルボオキシメチルセル
ローズ）等の水溶性樹脂と人　などが挙げられる。

クリーニング材料供給手段３２（主　圧着ローラ３１よ
りも像担持体１１の進行方向下流側に配置され　像担持
体１１上に残留するトナーに対して、クリーニング材料
を供給するものである。第５図（よ　このクリーニング
材料供給手段３２の一実施例について、詳細に示すもの
である。５０はクリーング材料をミスト化する超音波振
動子、　５１はこのミスト状のクリーニング材料を像担
持体１１へ供給するための搬送経路であるノズ）ｋ、５
２はミスト状のクリーニング材料をこのノズル５１に送
る送風ファンである。　５３はクリーニング材料を保持
するクリーニング材料溜りであり、超音波振動子５０は
この下面に設置してあム　またクリーニング材料溜り５
３は　ポンプ５４を介してクリーニング材料タンク５５
と接続している。

な払　本実施例で１上　クリーニング材料により溶解ま
たは析出されるトナー組成分は　バインダ樹脂であると
する。また　クリーニング材料として（よ　バインダ樹
脂に対する溶解性や、そのｐｈ値や温度によるバインダ
樹脂の溶解特性の変化を考虜して、バインダ樹脂を溶解
または析出するものを自由に選択すればよ（℃　クリー
ニング材料によりバインダ樹脂を溶解する場合（上　前
記溶媒と同一の組合せが考えられるが、　前記した溶媒
よりもバインダ樹脂に対して溶解性の高いものが望まし
ｌ、％　　また　クリーニング材料によりバインダ樹脂
を析出する場合（よ　バインダ樹脂に対して全く溶解性
を持たないものが挙げられも ３３（友　像担持体１１上の残留トナーを除去するクリ
ーニング手段であり、例えば　金属あるいはウレタン等
の弾性体からなるブレーＫ　ウェブシート、ファーブラ
シ等から構成される。

以上のように構成された画像形成装置において、以下そ
の動作を説明する。

（１）潜像形成 イオン照射手段１２のイオン発生部１３よりイオンを発
生させ、記録信号に応じて、イオン制御部１４により像
担持体１１に対するイオン照射の０Ｎ１０ＦＦを制御し
　記録部に対応する誘電体層１１ｂのみを帯電させて静
電潜像を順次形成する。まず、イオン発生部１３のタン
グステンワイヤ１３ｂに　高電圧（−６０００Ｖ程度）
を印加することによりコロナ放電させ、イオン（ここで
は（−）極性）を発生させる。像担持体１１へのイオン
照射の０Ｎ１０ＦＦζよ　制御電圧印加手段］５を用い
て、制御電極１４ｂおよび１４ｃに印加する電圧により
制御する。例えは　像担持体１１の導電性支持体１１ａ
は接地してｏＶとし　制御電極１４ｃには一２００ｖを
常時印加しておき、（−）イオンを誘電体層ｌｌｂ上に
照射させない（イオン照射−〇ＦＦ）のとき１よ　制御
電極１４ｂはＯｖとし　上下の制御電極間にワイヤ１３
ｂと導電性支持体１１ａ間の電界とは逆方向の電界を形
成り、、　　（−）イオンの通過を阻止しておく。

（−）イオンを誘電体層１１ｂ上に照射し静電潜像を形
成する（イオン照射−０Ｎ）のときに（よ制御電極１４
ｂに印加する電圧を一３００Ｖとして、ワイヤ１３ｂと
導電性支持体１１ａ間の電界と順方向の電界を形成上　
イオン流を通過させる。

このようにしで、記録信号に応じてイオン制御部１４に
印加する電圧を制御し　像担持体１１上の誘電体層１１
ｂをイオン照射により（−）帯電させ、静電潜像を形成
する。

（２）現像 現像手段１６の現像スリーブ１６ａを接地してｏ　ｖ　
、ｌ！：　Ｌ　　像担持体１１上の（−）帯電した静電
潜像との間に電位差による電界を作り出すと、現像スリ
ーブ１６ａ上の（＋）帯電されたトナー（よ静電気的に
現像スリーブ１６ａから像担持体１１へと転移し　静電
潜像を可視化現像する。

（３）トナー像への溶媒供給 溶媒（よ　ポンプ４３により溶媒タンク４４から溶媒供
給パイＴ７’４２”、と送られ　溶媒供給パイプ４２に
設けた複数個の孔を通じて、溶媒供給フェルト４１に含
浸される。さら随　溶媒供給フェルト４１は溶媒塗布ロ
ーラ４０に接しているたム溶媒塗布ローラ４０の表面に
は溶媒の液膜が塗布される。記録媒体２２が、この溶媒
塗布ローラ４０と圧接することで、その表面に溶媒が供
給・塗布される。な耘　前記した溶媒供給フェルト４１
を設けることにより、溶媒塗布ローラ４０に供給される
溶媒量の均一化を可能としている。

（４）トナー像の転写・定着 像担持体１１上に形成されたトナー像に対して、溶媒を
塗布した記録媒体２２を接触させることにより、　トナ
ーを低粘度化させる。さらに　圧着ローラ３】を用いて
像担持体１１と記録媒体２２とを圧着させることにより
、　トナー像は記録媒体２２上に転写させる。この転写
と同時に　トナー像が記録媒体上の繊維中に入り込むこ
とで定着される。この状態で転写されたトナー内部に含
まれている溶媒が蒸発　あるいは浸透乾燥することで最
終記録物が得られる。

ここで、例えば　トナーのバインダ樹脂としてＰＶＡ　
（ポリビニルアルコール）、溶媒として純水を用いた場
合の実験結果について説明する。

ま慣　記録媒体２２　（複写機用の普通紙）上に溶媒を
溶媒供給手段３０を用いて約１０μｍ程度の塗布厚に均
一に供給・塗布する。次に　この記録媒体２２を、像担
持体１１上のトナー像に対して、圧着ローラにより約１
ｋｇ／ｃｍの押圧力で圧着させて搬送する。すると、像
担持体１１上のトナー像（Ｌ　記録媒体２２上へと十分
に転写・定着される（転写効率８５％以上）。

したがって、　トナー像の記録媒体２２上への転写・定
着を、溶媒に対するトナーの低粘度化を利用して行なう
たぬ　従来の静電転写・加熱定着方式に比べ　定着に要
するエネルギーを極めて小さくすることができる。

（５）残留トナーへの溶媒供給 転写・定着後も、像担持体１１上には転写残りトナーが
残留する。この残留トナーも溶媒により低粘度化されて
おり、像担持体表面に対して粘着したり、また　溶媒の
蒸発・乾燥とともに固着している。そこで、　この残留
トナーに対して、クリニング材料供給手段３２を用いて
、クリーニング材料を供給し　溶解または析出させて、
像担持体１１との付着力を緩和させる。

クリーニング材料（よ　まず、ポンプ５４によりクリー
ニング材料タンク５５からクリーニング材料溜り５３へ
と送られる。このクリーニング材料溜り５３下部の超音
波振動子５ｏを振動させることにより、クリーニング材
料の表面が高周波で振動して干澁し合し′Ｙ、クリーニ
ング材料がミスト化される。このミスト化されたクリー
ニング材料を、送風ファン５２によりノズル５１へと送
り、像担持体１１表面へと供給する。ここで、例え（′
Ｌ　先に述べたように　トナーのバインダ樹脂としてＰ
ｖＡ、転写定着用の溶媒として純水を用いるとすると、
　クリーニング材料としては　供給後の残留トナーの状
態を考慮して、以下の３つのものが挙げられる。

（ａ）ｐｈ値か７より低い水溶液 （ｂ）メタノール （ｃ）純水（前記溶媒と同一） すなわ’ｘ（ａ）は残留トナーを溶解させるもへ（ｂ）
は残留トナーを析出させるもへ　（Ｃ）は残留トナーを
再び低粘度化させるものである。いずれにして叡　クリ
ーニング材料を供給することにより、残留トナーと像担
持体との付着力は緩和される。なｋ（ｃ）の場合ζよ　
溶媒とクリーニング材料とが同一であり、貯蔵用のタン
クや供給用のポンプを共用することにより、装置構成の
簡略化が図れも （６）像担持体のクリーニング さらに　この像担持体１１上の残留トナーはクリーニン
グ手段３３を用いて除去され　像担持体１１は次の画像
記録に供される。ここで、残留トナーはクリーニング材
料により溶解または析出されているた敢　金属あるいは
ウレタン等の弾性体からなるブレードあるいはウェブシ
ートなどのクリーニング手段３３により簡単に除去する
ことが可能である。

したがって、転写後も像担持体１１上に残留するトナー
に対してクリーニング材料を供給し　像担持体１１上に
粘着または固着するトナーを溶解または析出させて、像
担持体１１との付着力を緩和した後、クリーニング手段
３３を用いてトナーを除去するた敦　残留トナーを完全
に除去でき、残像や地かぶり等のない高画質な画像が提
供でき、装置の信頼性も向上する。な耘　実施例では　
像担持体１１はドラム状に図示したカミ　ベルト状等如
何なる形状でもよｕＸ。

また　現像手段１６（よ　磁性−成分トナーを用いた磁
気ブラシ現像器としたが、非磁性−成分トナーあるいは
磁性二成分トナーを用いた現像器でもよｔ、％　　さら
番へ　　絶縁性トナーを摩擦帯電させて現像する方式を
用いるとしたカミ　高解像度化および現像器の小型化を
考慮して、導電性トナーによる現像方式を用いてもよし
− 加えて、記録媒体２２上に溶媒を供給・塗布するとした
が、溶媒を超音波振動子等を用いてミスト状にＬ）ナー
像を担持した像担持体１１上に直接供給するような構成
としてもよし−また　クリーニング材料を超音波振動子
５０を用いてミスト状にし像担持体１１上に供給すると
したカミ　必ずしもこれに限るものではなく、像担持体
１１上に直接塗布するような構成としてもよ（を発明の
詳細 な説明したよう凶　本発明によれは　従来の電子写真方
式で用いられている加熱定着とは異なり、溶媒によりト
ナーを低粘度化させて転写・定着を行なうた八　トナー
像の定着エネルギーが低減し　装置全体の消費電力の低
減化が図れ　惹いてζよ　画像記録の高速化を図ること
ができる。

また　転写後も像担持体上に残留するトナーに対してク
リーニング材料を供給し　像担持体上に粘着または固着
するトナーを溶解または析出させて、像担持体との付着
力を緩和した後、クリーニング手段を用いてトナーを除
去するた数　残留トナーを完全に除去でき、残像や地か
ぶり等のない高画質な画像が提供でき、装置の信頼性も
向上されるた数　その実用的効果は大きｌ、％

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である画像形成装置の構成図　
第２図および第３図はその潜像形成手段であるイオン照
射手段の構成図および斜視医　第４図はその溶媒供給手
段の構成図　第５図はそのクリーニング材料供給手段の
構成図　第６図は従来の電子写真方式を用いた画像形成
装置の構成図である。 １１・・・像担持体　１２・・・イオン照射手段、　１
６・・・現像手段、　２２・・・記録媒体　３０・・・
溶媒供給手段、３１・・・圧着ローラ、　３２・・・ク
リーニング材料供給手段、　３３・・・クリーニング手
既 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名！！ １拳担吾悴 イオン副ｉＩＩ加 構電牲支將伜 ｎｔ俸１ シールドケ ワ　　イ　　ヤ 一縁悴 靭　ｍｔ　　饅　（Ｊ−） ヒ　　区 ｂ＠１　８ ；辻か　足　式 ％式％

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）像担持体と、トナー像をこの像担持体上に形成す
   る像形成手段と、トナーを低粘度化する溶媒を、前記像
   担持体上に形成した前記トナー像に供給する溶媒供給手
   段と、低粘度化した前記トナー像を記録媒体に圧着させ
   て転写する転写手段と、転写後も前記像担持体上に残留
   するトナーに、クリーニング材料を供給するクリーニン
   グ材料供給手段と、少なくとも像担持体上の残留トナー
   を除去するクリーニング手段とを備えたことを特徴とす
   る画像形成装置。
2. （２）クリーニング材料が、トナーの組成物の少なくと
   も一部を溶解することを特徴とする請求項１記載の画像
   形成装置。
3. （３）クリーニング材料が、溶媒供給手段により供給さ
   れる溶媒と同一であることを特徴とする請求項１記載の
   画像形成装置。
4. （４）クリーニング材料が、トナーの組成物の少なくと
   も一部を析出することを特徴とする請求項１記載の画像
   形成装置。
5. （５）溶媒供給手段が、溶媒を保持した記録媒体である
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。