JPH05201039A

JPH05201039A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH05201039A
Application number: JP1107092A
Authority: JP
Inventors: Noriyoshi Chiba; 徳良千葉
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-01-24
Filing date: 1992-01-24
Publication date: 1993-08-10

Abstract

(57)【要約】【目的】普通紙に高品質な画像を印字する。【構成】インクシート４と画像形成手段５を用いて中
間転写媒体３上にインク像８を形成する。ハロゲンラン
プ１２とヒートローラ１０とによりインク像８を軟化状
態とし、ヒートローラ１０で加圧してインク像８を全て
記録媒体７に転写する。【効果】画像の滲みによるつぶれ、濃度低下を防止し
鮮明な画像を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ、ファクシミ
リ、複写機等の画像出力に用いられる画像形成装置に関
する。さらに詳しくは、熱溶融性インクを用いて普通紙
に印字可能な画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱溶融性インクを用いて普通紙に
印字可能な画像形成装置としては、特開平２−１８７３
６７公報記載の装置、特開平２−２６５７５７公報記載
の装置が提案されている。特開平２−１８７３６７公報
記載の装置、特開平２−２６５７５７公報記載の装置は
中間転写媒体として離型性の良い弾性体を用い、中間転
写媒体上に形成されたインク像を溶融させた後冷却固化
させて、中間転写媒体から記録媒体にインク像を転写し
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
２−１８７３６７公報記載の装置、特開平２−２６５７
５７公報記載の装置は、インクが溶融した状態で記録媒
体と接触するので、インクの記録媒体への染み込みによ
る濃度低下や像の広がりが生じ画質が劣化するという課
題を有していた。また、インク溶融時にインクの分離が
生じ、孤立した微小インクが転写されずに中間転写媒体
上に残留し、後のインク像転写時に微小インクが転写さ
れ、記録媒体に地汚れが生じるという課題を有してい
た。

【０００４】そこで、本発明は従来のこのような課題を
解決するためのもので、その目的は、高濃度でつぶれの
無い鮮明な画像が得られる画像形成装置を提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置
は、画像形成手段により中間転写媒体上にインク像を形
成した後、前記中間転写媒体から記録媒体に前記インク
像を転写する画像形成装置において、インク像形成時に
は溶融状態のインクが前記中間転写媒体上に転写されて
インク像を形成し、インク像転写時には軟化状態もしく
は軟化後固形化した状態の前記インク像が前記中間転写
媒体から前記記録媒体に転写されることを特徴とする。

【０００６】また、インク像形成時にインクを融点Ｍｐ
以上に加熱し、インク像転写時にはインクをガラス転移
点Ｔｇ以上、かつ、融点Ｍｐ未満に加熱することを特徴
とする。

【０００７】また、インクの融点Ｍｐ以上ではインクの
粘度η≦１０⁴ ｃｐであることを特徴とする。

【０００８】また、インクのガラス転移点Ｔｇ以上、か
つ、融点Ｍｐ未満ではη≧１０³ ｃｐ、かつ、インクの
弾性率Ｇが１０³ ｄｙｎ／ｃｍ² ≦Ｇ≦１０⁵ ｄｙｎ／
ｃｍ² であることを特徴とする。

【０００９】

【実施例】

（実施例１）図１は、本発明の実施例１の画像形成装置
の概略図である。図１において、支持体１上にシリコン
ゴム２を積層してなる中間転写媒体３上に、インクシー
ト４とサーマルヘッド等の画像形成手段５が当接された
状態で配置されいる。図には示してないが、インクシー
トはシート基材とインク層で構成されており、インク層
側が中間転写媒体３に接触した状態で配置されている。

【００１０】画像信号に応じて画像形成手段５が発熱
し、その部分でインクシート４のインクは融点以上に加
熱され溶融し、中間転写媒体３上に付着する（インクの
溶融状態）。中間転写媒体３は矢印６方向に回転し、イ
ンクシート４は矢印７方向に搬送されている。中間転写
媒体３とインクシート４はインクが溶融状態の間に離れ
るので、インクの溶融している部分ではインク層は中間
転写媒体３に付着するインクとインクシート４のシート
基材上に残留するインクとに分かれる。そして、中間転
写媒体３に付着したインクによりインク像８が形成され
る。以下、中間転写媒体上にインク像を形成するために
構成されている部分をインク像形成部と呼称する。

【００１１】中間転写媒体３上のインク像８は中間転写
媒体３の矢印６方向の回転に伴い、中間転写媒体上のイ
ンク像を記録媒体に転写する領域に搬送される。その間
にインク像８は冷却し固形化する。

【００１２】中間転写媒体３上に普通紙等の記録媒体９
および第一の加熱手段であるヒートローラ１０が当接さ
れた状態で配置されており、記録媒体９は矢印１１方向
に搬送されている。図には示してないが、ヒートローラ
１０と中間転写媒体３との間にはスプリング等の加圧手
段により所定の圧力が加えられている。また、中間転写
媒体３の内部で、かつ、ヒートローラ１０とほぼ対向し
た位置に第二の加熱手段であるハロゲンランプ１２を配
置する。ハロゲンランプ１２の光が効率よく中間転写媒
体１表面に集光されるようにハロゲンランプ１２を集光
器１３で覆ってある。実施例１では、二つの加熱手段を
中間転写媒体および記録媒体を挟んで配置することによ
り、加熱手段近傍の中間転写媒体３上のインク像８の温
度を、インクのガラス転移点Ｔｇ以上、かつ、融点Ｍｐ
未満に一定に保っている。

【００１３】ガラス転移点Ｔｇ以上、かつ、融点Ｍｐ未
満の温度に保たれたインクは粘着力が増大し、また、外
部から力を加えることにより変形する（インクの軟化状
態）。その特性を利用し、中間転写媒体上のインク像を
全て記録媒体に転写することができる。

【００１４】図２は、中間転写媒体３とヒートローラ１
０間に圧力を加えた時の中間転写媒体表面とインク像と
記録媒体の状態を説明する図である。軟化状態のインク
およびシリコンゴムでできた中間転写媒体表面は圧力を
加えることにより記録媒体９の表面の凹凸に倣って変形
し、インク像８は記録媒体９表面に付着する。本発明で
は、中間転写媒体として離型性に優れた弾性体を用い、
インクが軟化状態の時に記録媒体を挟んで加圧している
ので、中間転写媒体３とインク像８と記録媒体９との間
には、次のような力関係が成立する。

【００１５】Ｆmi＜Ｆii＜Ｆip （Ｆmiは中間転写媒体３とインク像８との付着力、Ｆii
はインク像８を形成しているインクの凝集力、Ｆipはイ
ンク像８と記録媒体９との付着力を示す）また、中間転
写媒体としてシリコンゴム等の弾性体を用いているの
で、加圧した時、中間転写媒体表面が記録媒体の凹凸に
倣って変形するため、インク像８と記録媒体９とを確実
に接触させている。

【００１６】従って、記録媒体９を中間転写媒体３から
分離すれば、インク像８は全て記録媒体に転写される。

【００１７】また、インクが軟化状態からガラス転移点
Ｔｇ以下に冷却固化した場合、軟化状態の時よりも更に
Ｆii、Ｆpiが大きくなり、Ｆmiが小さくなるので、中間
転写媒体３から記録媒体９を分離するタイミングとし
て、インクが軟化状態からガラス転移点Ｔｇ以下に冷却
固化した後に分離することにより、より確実に中間転写
媒体上のインク像を記録媒体側に全て転写することがで
きる。

【００１８】それに対し、インクが軟化状態ではなく溶
融状態の場合、加圧することによりインク像が広がり、
画像のつぶれを引き起こす。また、ＦiiがＦmiおよびＦ
ipに比べ小さいために、記録媒体９を中間転写媒体３か
ら分離すれば、インクは凝集破壊を起こし、中間転写媒
体上に多くのインクが残留しクリーニング機構が必要と
なる。

【００１９】図１は、インクが軟化状態からガラス転移
点Ｔｇ以下に冷却固化した後に中間転写媒体３から記録
媒体９を分離する構成を取っている。ヒートローラ１０
とガイドローラ１４との間にガイドベルト１５を掛けて
矢印１６方向に搬送することにより、記録媒体９が中間
転写媒体３と接触している領域（以下、ニップと記述す
る）を長くしている。従って、インク像８はヒートロー
ラ１０付近にある間は軟化状態であるが、記録媒体９が
ニップ通過中にインク像８はガラス転移点Ｔｇ以下に冷
却され、その後に記録媒体を中間転写媒体から分離して
いる。また必要に応じて、ヒートローラ１０とガイドロ
ーラ１４との間にインク像を冷却する冷却手段を設けて
も良い。そうすることにより、印字の高速化に対応でき
る。中間転写媒体上のインク像を記録媒体に転写するた
めに構成されている部分をインク像転写部と呼称する。

【００２０】以上の工程を経て、記録媒体上に画像が形
成される。

【００２１】尚、図１ではヒートローラ１０の熱を記録
媒体９に効率よく伝えるために補助ローラ１７により予
め記録媒体９を温める構成となっている。

【００２２】また、図１ではガイドローラ１４とガイド
ベルト１５を用いて、加熱後しばらく記録媒体９を中間
転写媒体３に接触させた状態でインクが冷却固化するま
で搬送したが、ガイドローラ１４とガイドベルト１５を
配置せずにヒートローラ１０による加熱・加圧後すぐに
記録媒体９を中間転写媒体３から分離させても良い。た
だし、加熱後しばらく記録媒体９を中間転写媒体３に接
触させた状態でインクが冷却固化するまで搬送した方
が、インク材料、中間転写媒体の弾性体材料、加熱温
度、圧力等の、中間転写媒体上のインク像を記録媒体に
全て転写させるための条件の選択自由度が広がるため好
ましい。

【００２３】次に実験により、本発明の画像形成装置に
て良好に印字可能なインクの粘弾性について検討した。
まず、ＤＳＣにて、実験に用いるインクのガラス転移点
Ｔｇおよび融点Ｍｐを測定した。次に、それらのインク
について温度をパラメーラとして粘弾性の測定を行っ
た。インクの粘弾性の測定は、レオメトリクス社製のＲ
ＤＳ−ＩＩにて行った。さらに、測定したインクについ
て、図１に示す本発明の画像形成装置にて印字を行った
ところ、インクの粘弾性と画像形成との間に以下に示す
関係が成り立つことがわかった。

【００２４】１）インクを融点Ｍｐ以上に加熱した時の
インクの粘度η≦１０⁴ ｃｐであれば中間転写媒体に鮮
明なインク像が形成できる。

【００２５】２）１）の条件を満たすインクのうち、イ
ンクをガラス転移点Ｔｇ以上、かつ、融点Ｍｐ未満に加
熱した時のインクの粘度η≧１０³ ｃｐ、かつ、弾性率
Ｇが１０³ ｄｙｎ／ｃｍ² ≦Ｇ≦１０⁵ ｄｙｎ／ｃｍ²
であれば、中間転写媒体上の全てのインクを記録媒体に
転写することができる。

【００２６】１）について、インクの粘度η≧１０⁴ ｃ
ｐでは、中間転写媒体上のインク像に抜けが観察され
た。高粘度になるに従いその傾向は顕著になった。

【００２７】２）について、その条件を満たさないイン
クを用いた場合、転写後、中間転写媒体上に残留インク
が存在した。

【００２８】図１で用いられる中間転写媒体としては、
支持体１として金属、樹脂、セラミック、ガラス等の強
度のある材質で形成された円筒体が挙げられ、その上に
積層する弾性体２としてシリコンゴム、フッ素ゴム、フ
ルオロシリコンゴム、あるいはクロロプレンゴム、ニト
リルゴム等の弾性体上にフッ素樹脂をコーティングした
もの等、離型性に優れたものが挙げられる。さらに、支
持体１として透明なガラスを用い、弾性体２として透明
なシリコンゴムを用いることにより、ハロゲンランプ１
２の熱を直接インク像に伝えることができ、省電力化お
よびウォームアップ時間の短縮化となる。また、中間転
写媒体表面を黒色に染めることにより、カラーインク
（イエロー、マセンタ、シアン等）についても対応でき
る。

【００２９】（実施例２）図３は、本発明の実施例２の
画像形成装置の概略図である。実施例２では、中間転写
媒体３１の支持体３２を熱伝導率の高い材質で形成して
いる。インク像形成部の構成および中間転写媒体３１上
にインク像８を形成する工程は実施例１と同じである。

【００３０】インク像形成部にて中間転写媒体３１上に
形成されたインク像８は中間転写媒体３１の矢印６方向
の回転に伴い、インク像転写部に搬送される。実施例２
では、インク像形成部は中間転写媒体内部に配置された
加熱手段であるハロゲンランプ１２と中間転写媒体３１
を挟んでほぼ対向した位置に配置された加圧手段である
プレッシャーローラ３３で構成される。記録媒体９は、
プレッシャーローラ３３の矢印３４方向の回転により、
中間転写媒体３とプレッシャーローラ間を矢印１１方向
に搬送される。

【００３１】中間転写媒体３１の支持体３２は熱伝導率
の高い材質で形成しているので、ハロゲンランプ１２か
ら照射される熱は支持体３２全体に伝わり、その結果、
中間転写媒体３はほぼ一様の温度に加熱されている。た
だし、ハロゲンランプ１２は、中間転写媒体３１の記録
媒体９を挟んでプレッシャーローラ３３と当接している
部分を照射しているので、中間転写媒体３１の温度につ
いて、インク像形成部の温度をＴｍ、インク像転写部の
温度をＴｔとすると、Ｔｍ≦Ｔｔという関係が成立して
いる。

【００３２】インク像転写部での中間転写媒体３の温度
をインクのガラス転移点Ｔｇ以上、かつ、融点Ｍｐ未満
になるようにハロゲンランプ１２の光量を調整すること
により、中間転写媒体上のインク像は軟化状態となる。
ここで、インク像形成部においてＴｍ＝Ｔｔとなって
も、その温度はインクの融点Ｍｐよりも低いので、イン
ク像形成部での中間転写媒体３上への像形成は可能であ
る。

【００３３】中間転写媒体３上で軟化したインク像８
は、インク像転写部にて中間転写媒体３１とプレッシャ
ーローラ３３間に圧力を加えることにより記録媒体９に
全て転写される。そのメカニズムについては、実施例１
において図２を用いて説明した通りである。さらに、プ
レッシャーローラの熱容量、ニップ等を調整することに
より、記録媒体９が中間転写媒体３１と接触している間
に軟化状態のインクをＴｇ以下にさげて冷却固化させる
ことができる。そうすることにより、完全転写条件の選
択範囲が広がる。

【００３４】実施例２における中間転写媒体３１として
は、支持体１として熱伝導率の高いアルミ、銅等の金属
を用いることができ、その上に積層する弾性体２として
は実施例１で示した弾性体の他に、金属粉を混入した弾
性体を用いることができる。それにより、中間転写媒体
３１の熱伝導率が向上し、中間転写媒体３１上に形成さ
れたインク像８の温度を精度良く一定に保つことができ
る。

【００３５】（実施例３）図４は、本発明の実施例３の
画像形成装置の概略図である。中間転写媒体３、インク
像形成部の構成および中間転写媒体３上にインク像８を
形成する工程は実施例１と同じである。

【００３６】インク像形成部にて中間転写媒体３上に形
成されたインク像８は、中間転写媒体３の矢印６方向の
回転に伴いインク像転写部に搬送される。その間にイン
ク像８は冷却し固形化する。実施例３では、加熱手段と
してヒートローラ１０とガイドローラ１４との間に熱伝
導率の高いガイドベルト４１を掛けたものを用いてい
る。ガイドベルト４１は熱伝導率が高いので、ヒートロ
ーラ１０の熱がガイドベルト４１全体に伝わり一様の温
度となっている。

【００３７】記録媒体９は、ガイドベルト４１の矢印４
２方向の移動により、中間転写媒体３とガイドベルト４
１間を矢印１１方向に搬送される。

【００３８】ガイドベルト４１の温度をインクのガラス
転移点Ｔｇ以上、かつ、融点Ｍｐ未満になるように、ヒ
ートローラ１０の温度を調整する。中間転写媒体３上の
インク像８および記録媒体９はニップ通過中に暖めら
れ、やがてガイドベルト４１とほぼ等しい温度に達す
る。その時、インク像８は軟化状態となっている。その
状態下で、プレッシャーローラ４３にて加圧することに
より中間転写媒体３上のインク像８を記録媒体に全て転
写することができる。そのメカニズムについては、実施
例１において図２を用いて説明した通りである。さら
に、図４に示すように冷却ローラ４４を配置し、インク
像８を冷却固化させた後に記録媒体９を中間転写媒体３
から分離するように構成することにより、完全転写条件
の選択範囲が広がる。

【００３９】（実施例４）図５は、本発明の実施例５の
画像形成装置の概略図である。実施例５は中間転写媒体
としてエンドレスベルト５１を用いている。エンドレス
ベルト５１は、強度がありかつ熱伝導率の高い材質でで
きた支持層５２と、シリコンゴム等の離型性に優れた弾
性層５３との二層構造となっている。インク像形成部の
構成およびエンドレスベルト５１上にインク像８を形成
する工程は実施例１と同じである。エンドレスベルト５
１はガイドローラ５４および加熱手段であるヒートロー
ラ５５の回転により矢印５６方向に搬送されている。そ
れに伴い、インク像形成部にてエンドレスベルト５１上
に形成されたインク像８はインク像転写部に搬送され
る。

【００４０】実施例４では、インク像形成部はヒートロ
ーラ５５と、エンドレスベルト５１を挟んでヒートロー
ラ５５と対向した位置に配置された加圧手段であるプレ
ッシャーローラ５６で構成される。記録媒体９は、プレ
ッシャーローラ５６の矢印５７方向の回転により、エン
ドレスベルト５１とプレッシャーローラ５６間を矢印５
８方向に搬送される。

【００４１】エンドレスベルト５１の支持層５２は熱伝
導率の高い材質で形成しているので、ヒートローラ５５
から放出される熱は、支持層５２全体に伝わり、その結
果エンドレスベルト５１はほぼ一様の温度に加熱され
る。ただし、ヒートローラ５５はエンドレスベルト５１
と記録媒体９を挟んでプレッシャーローラ５６と対向す
る位置に配置されているので、エンドレスベルトの温度
は、インク像形成部の温度をＴｍ、インク像転写部の温
度をＴｔとすると、Ｔｍ≦Ｔｔという関係が成立してい
る。

【００４２】インク像転写部でのエンドレスベルト５１
の温度をインクのガラス転移点Ｔｇ以上、かつ、融点Ｍ
ｐ未満になるように、ヒートローラ５５の温度を調整す
ることにより、エンドレスベルト５１上のインク像８は
軟化状態となる。ここで、インク像形成部においてＴｍ
＝Ｔｔとなっても、その温度はインクの融点Ｍｐよりも
低いので、インク像形成部でのエンドレスベルト５１上
へのインク像形成は可能である。

【００４３】エンドレスベルト５１上で軟化したインク
像８は、インク像転写部にてヒートローラ５５とプレッ
シャーローラ５６間に圧力を加えることにより記録媒体
９に全て転写される。そのメカニズムについては、実施
例１において図２を用いて説明した通りである。さら
に、プレッシャーローラの熱容量、ニップ等を調整する
ことにより、記録媒体９がエンドレスベルト５１と接触
している間に軟化状態のインクをＴｇ以下にさげて冷却
固化させることができる。そうすることにより、いっそ
う確実な転写が可能となる。

【００４４】実施例４におけるエンドレスベルト５１と
しては、支持層５２として熱伝導率の高く、機械強度の
あるアルミ、銅等の金属を用いることができる。それに
より、エンドレスベルト５１の搬送方向の伸びを抑制
し、画像のゆがみを防止できる。その上に積層する弾性
層２としては実施例１で示した弾性体の他に、金属粉を
混入した弾性層を用いることができる。それにより、エ
ンドレスベルト５１の熱伝導率が向上し、エンドレスベ
ルト５１上に形成されたインク像８の温度を一定に保つ
ことができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置は、画像形成手段により中間転写媒体上にインク像
を形成した後、前記中間転写媒体から記録媒体に前記イ
ンク像を転写する画像形成装置において、インク像形成
時には溶融状態のインクが前記中間転写媒体上に転写さ
れてインク像を形成し、インク像転写時には軟化状態も
しくは軟化後固形化した状態の前記インク像が前記中間
転写媒体から前記記録媒体に転写されることを特徴とす
る。

【００４６】また、インク像形成時にインクを融点Ｍｐ
以上に加熱し、インク像転写時にはインクをガラス転移
点Ｔｇ以上、かつ、融点Ｍｐ未満に加熱することを特徴
とする。

【００４７】また、インクの融点Ｍｐ以上ではインクの
粘度η≦１０⁴ ｃｐであることを特徴とする。

【００４８】また、インクのガラス転移点Ｔｇ以上、か
つ、融点Ｍｐ未満ではη≧１０³ ｃｐ、かつ、インクの
弾性率Ｇが１０³ ｄｙｎ／ｃｍ² ≦Ｇ≦１０⁵ ｄｙｎ／
ｃｍ² であることを特徴とするので、インクが軟化状態
で記録媒体と接触するので、加圧時にインクは広がら
ず、つぶれの無い鮮明な画像が得られるという効果を有
する。また、インク像が分断せずに全て記録媒体に転写
するので、長期に渡って印字しても画像に地汚れが生じ
ないという効果を有する。

【００４９】本発明の画像形成装置は、プリンター、複
写機、ファクシミリ等の画像出力装置に応用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の画像形成装置の概略図で
ある。

【図２】中間転写媒体３とヒートローラ１０間に圧力
を加えた時の中間転写媒体表面とインク像と記録媒体の
状態を説明する図。

【図３】本発明の実施例２の画像形成装置の概略図で
ある。

【図４】本発明の実施例３の画像形成装置の概略図で
ある。

【図５】本発明の実施例４の画像形成装置の概略図で
ある。

【符号の説明】

３中間転写媒体４インクシート５画像形成手段８インク像９記録媒体１０ヒートローラ１２ハロゲンランプ１３集光器１４ガイドローラ１５ガイドベルト１７補助ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像形成手段により中間転写媒体上にイ
ンク像を形成した後、前記中間転写媒体から記録媒体に
前記インク像を転写する画像形成装置において、インク
像形成時には溶融状態のインクが前記中間転写媒体上に
転写されてインク像を形成し、インク像転写時には軟化
状態もしくは軟化後固形化した状態の前記インク像が前
記中間転写媒体から前記記録媒体に転写されることを特
徴とする画像形成装置。
【請求項２】インク像形成時にインクを融点Ｍｐ以上
に加熱し、インク像転写時にはインクをガラス転移点Ｔ
ｇ以上、かつ、融点Ｍｐ未満に加熱することを特徴とす
る請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】インクの融点Ｍｐ以上ではインクの粘度
η≦１０⁴ ｃｐであることを特徴とする請求項２記載の
画像形成装置。
【請求項４】インクのガラス転移点Ｔｇ以上、かつ、
融点Ｍｐ未満ではη≧１０³ ｃｐ、かつ、インクの弾性
率Ｇが１０³ ｄｙｎ／ｃｍ² ≦Ｇ≦１０⁵ ｄｙｎ／ｃｍ
² であることを特徴とする請求項２記載の画像形成装
置。