JPH06194996A

JPH06194996A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH06194996A
Application number: JP34672292A
Authority: JP
Inventors: Yoshisuke Hasegawa; 佳右長谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1992-12-25
Publication date: 1994-07-15

Abstract

(57)【要約】【目的】コロナ放電を用いることなくトナー像による
画像形成を、小型・簡易な構成により提供する。【構成】光情報を照射することで、光照射域が発熱す
る像担持体を用い、この発熱によりトナーを溶融させて
付着することで現像を行なう。この現像像を転写材を介
して画像溶融させることで、転写材にトナー像を転写同
時定着する。像担持体としてはトナー付着側から導電
層、発熱層、光導電層、導電層とし、上記二つの導電層
間にバイアス電圧を印加した状態で、光情報を照射する
ことで上記発熱域を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータや通信機
器などで扱う画像情報を紙などの転写材に形成させる技
術を利用する、プリンター、複写機、ファクシミリ、印
刷機等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、紙などの転写材に画像情報を形成
させる方法として、静電電子写真方式、熱転写方式が広
く一般に行われている。図８に従来の静電電子写真方式
による画像形成の模式図を示す。静電電子写真方式は光
半導体感光体１０１上を帯電器１０２で帯電させ画像情
報によって光を当てることで静電潜像を形成し、荷電し
た現像剤１１０をその静電潜像に対応して付着させるこ
とで顕像化する。感光体１０１上の現像剤１１０は転写
材（主に紙）にコロナ等で静電的に転写される。転写材
上に転写された現像剤像は加熱ローラ１０８と加圧ロー
ラ１０９による定着部１０６に送られ熱、又は圧力によ
って転写材上に定着され、分離爪１１１によりローラか
ら分離されて機外へ排出される。

【０００３】図９に熱転写方式による画像形成の模式図
を示す。熱転写方式は、画像情報によって発熱する素子
１１６を利用し、リボン１１４上に形成された熱溶融性
の現像剤を溶融し、転写材１１５にリボン１１４を押し
当てることにより画像を形成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の前者の電子写真
方式では帯電１０２と転写分離１０４，１０５にコロナ
放電を使用しているために、コロナ生成物（オゾン、窒
素酸化物、等）が発生し、これらは感光体１０１にダメ
ージを与え、臭気を発するため使用者に不快感を与え
る。

【０００５】現像部においても、感光体表面の電位の強
弱によって現像するため、非画像部への現像、所謂かぶ
りを生じる。かぶりのない画像を形成するためには、さ
らに複雑な機構を必要とするために、装置の小型化、簡
易化が難しい。加えて、最近では多色の画像を形成する
ために複数の現像器を使用するが、この場合、それぞれ
の現像剤の混入が問題となる。

【０００６】電子写真方式では現像剤像を転写材に転写
した後に転写材を定着させるために熱定着もしくは圧力
定着を行っている。圧力定着は現像剤、現像方法に制約
が大きくなるために熱定着方法がよく行われている。更
に、これらの方法は、定着部１０６を像形成部と別に作
らなければならない。特に、熱定着方式はその発する熱
のために像形成部と離さなければならない。そのため、
装置全体は大きくなり小型化に制約を与えている。ま
た、従来の定着方式では、転写材上の現像剤を溶融させ
て定着するため、転写像の濃度の濃淡によって現像剤の
溶融に差がでてしまい定着の度合が左右される欠点を有
している。また、定着器の横幅は、通紙される転写材の
最大通紙幅によって決定されているが、横幅の狭い転写
材を大量に通紙した場合に、定着器の転写材が通過しな
い部分の温度が異常に昇温するという、非通紙部昇温を
生じるという欠点を有していた。

【０００７】熱転写方式においては、リボン状の現像剤
を使用し、一度、画像形成に使用された部分は現像剤が
残っていても再び使用されないため、ランニングコスト
が高くなってしまう。また、印字速度もリボンの幅に制
約されるために、高速化に問題を持っている。加えて、
発熱体によってリボンを転写材に押し当てる直接転写の
ため、転写材の表面性によって転写効率が左右され、良
好な画像を形成するためには表面が平滑な専用の転写材
を必要としていた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決する本
発明は、透明導電体上に光半導体層と抵抗発熱層、そし
て、導電体層を設けることで像担持体とし、この像担持
体の透明導電体層と導電体層の間に電圧を印加し、透明
導電体層の方向から光を与えた部分のみ光半導体が導電
性を示し、その導電性を示した部分の発熱抵抗層が発熱
するという特性を利用し、この像担持体に熱によって溶
融する性質を持つ現像剤を導電層に接触させ、像担持体
上の発熱した部分に接触した現像剤はその熱によって溶
融し、像担持体上にその表面張力によって固着する。そ
して、転写部において、像担持体と転写材が接触する部
分と、像担持体の上流部分に、透明導電体の方向から光
を与えることで転写部全体を発熱させることが出来る。
これにより像担持体上の現像剤は再び溶融し、転写材へ
押し当てられる。転写材は加圧ローラーによって像担持
体に適当な押し圧で押し当てられていて、現像剤は像担
持体からの熱と加圧ローラーと像担持体間の圧力によっ
て転写材上に転写されると同時に定着する。

【０００９】

【実施例】

（第１実施例）図１、図２、図３、そして、図４に本発
明の第１実施例を示す。

【００１０】ここで導電体層１としてφ３０の厚み０．
７ｍｍで表面に離型性を有する材料としての弗素樹脂を
コーティングしたアルミニウム管を使用した。導電体層
１は導電性のものならば何でも良く、また、転写性、ク
リーニング性を向上させるために表面を離型性のよい弗
素樹脂でコーティングした。この内部に銀−パラジウム
を２μｍの厚みで焼成した。抵抗発熱層２としては発熱
効率が良く、また発熱速度の速いものが有利である。抵
抗発熱層２の上にシリコン感光体３を２μｍの厚みで形
成させ、更にその上をＳｎＯ₂を主体とした透明導電性
塗料で皮膜した。感光体３は熱に強いものがよく、耐熱
性が高いほど現像剤等の他の条件の選択範囲が広がる。
導電性塗料４としては導電性が充分有ればよく、透明度
も光導電体が反応するほどの光量が透過すれば充分であ
る。本実施例のものはその後、強度を保つために図示し
ない１ｍｍ厚のガラス層を挿入した。

【００１１】上記像担持体Ａにフランジとギアを取り付
け、周速度２０ｍｍ／ｓｅｃの速さで矢印方向に回転可
能とした。

【００１２】画像露光装置８としてＬＥＤアレイ８ａに
レンズ８ｂを取り付けたものを使用し、現像部に対向す
る位置に配置し、レンズの焦点は光導電体層３に合うよ
うにしている。ＬＥＤは発熱抵抗体２上で１画素の大き
さ、長手方向の幅１２７μｍ、円周方向６０μｍになる
ように設定し、１画素の発光時間は３ｍｓｅｃで行っ
た。これは画像上で２００ｄｏｔ／ｉｎｃｈの解像度に
匹敵する。

【００１３】転写部の露光装置１０としては蛍光灯を使
用し、反射笠１８を使って転写部のみ露光するようにし
た。転写部の露光装置は像担持体長手方向を均一に露光
するものならば何でもよい。また、画像露光装置８から
の光と転写部露光装置１０からの光はそれぞれの露光場
所以外の像担持体の内面に光が照射しないように遮光は
完全に行わなければ照射された部分が発熱し不都合を生
じる。もちろん外部からの光のもれがあった場合も同様
であるので、像担持体Ａの内部は外部に対して遮光す
る。

【００１４】現像剤６としては、溶融温度が低ければ低
いほど像形成のための加熱温度を低く押えることができ
るため、感光層３に与えるダメージが少なくなり、像担
持体Ａの寿命が伸びる。本実施例ではポリエステルを主
体とし低融点の現像剤３を使用した。ステンレス等の非
磁性体による現像シリンダ５と像担持体Ａの間にＶ_pp＝
１．４ｋＶのＡＣバイアスに１５０ＶのＤＣを重畳した
現像バイアス１３を印加して、現像剤６が像担持体と現
像シリンダ５の間を充分往復する様に設定した。ＤＣバ
イアスは現像剤６が像担持体上に到達するが、現像に供
されない現像剤のほとんどが現像シリンダ５へ回収され
るような値を選んだ。本実施例では非磁性１成分現像法
を使用したが、１成分磁性現像法の方がかぶりのない良
好な画を得られるが、磁性現像剤は融点が高くなるため
に本方式では不利となる為今回は採用しなかった。現像
剤としては程度の熱によって溶融することで像担持体に
保持され、非画像部には現像剤が残らないような現像方
式なら何でも良く、像担持体に接触しているような現像
方式も可能で、２成分現像法、１成分現像法も現像に使
用できる。

【００１５】透明導電層４と導電体層１の間には１００
ＶのＤＣバイアス７を印加し、像担持体表面を接地電位
にし、この電位は現像バイアス１３の回路の接地電位と
共通にした。

【００１６】加圧ローラー９としては通常の熱定着器に
おいて使用されているものでよいが、熱容量の少ないも
のが適している。本実施例ではスポンジローラーの外側
にＰＦＡのチューブを形成したものを使用した。

【００１７】画像形成を長時間に渡って行ってゆくと、
像担持体Ａが徐々に熱を帯びてくる。常時良好な画像を
得るために像担持体を均一な温度に保っておくために、
図示しない冷却手段を設けている。冷却手段としては像
担持体を均一な温度に保っておれば良く、本実施例では
送風手段を像担持体の内部を軸方向に風が流れるように
配し、常時像担持体を室温に保っている。

【００１８】上記構成のもとで、画像形成を行った。そ
の様子を図２に示した。そして図２の現像部を拡大して
画像の形成の様子を図３（ａ）〜図３（ｅ）に示した。

【００１９】図３（ａ）：現像シリンダ５と像担持体Ａ
の間に現像バイアス１３を印加し、現像剤６が現像シリ
ンダ５と像担持体の間を往復運動するようにしたうえで
像担持体を矢印Ｂ方向に回転させた。

【００２０】図３（ｂ）〜図３（ｃ）：ＬＥＤ８を画像
情報によって発光させる。露光された領域の光導電層３
は導電状態１５になり、透明導電体４と導電体層１間に
印加した電圧により抵抗発熱層２を電流が流れる。電流
が流れた部分の抵抗発熱層２は発熱し１６、熱伝導で導
電層１を熱する。熱せられた導電層１の温度が現像剤６
の溶融点を越えると現像剤６は導電体１上で溶融し導電
体１上に担持される。溶融しなかった現像剤６は現像バ
イアス１３によって現像シリンダ５へ引き戻され回収さ
れる。

【００２１】図３（ｄ）〜図３（ｅ）：現像部を通過す
ると導電体層１は冷えてゆき現像された像担持体Ａ上の
現像剤１４は固化し現像が完了する。現像された現像剤
１４は像担持体の回転にともなって転写部へ送られる。

【００２２】図４（ａ）から図４（ｄ）は本実施例の転
写部での現像された現像剤１４を転写材１７に転写する
のと同時に行う現象を示す。

【００２３】図４（ａ）：転写部において加圧ローラー
９と像担持体Ａとが接触する点から像担持体において前
記点よりも上流の範囲に均一な光を照射する。これによ
り導電体層１が導電化し、上記画像情報部と同様に、抵
抗発熱層２が発熱し、その結果、転写部の像担持体Ａが
熱せられる。送られた像担持体上の現像剤１４は転写材
１７に接触する前に像担持体Ａからの熱によって溶融す
る。

【００２４】図４（ｂ）〜図４（ｄ）：溶融した現像剤
１４は加圧ローラー９によって像担持体に転写材１７を
押し当てる。溶融した現像剤１４は像担持体からの熱と
加圧ローラー９からの圧力によって、転写材１７上に転
写すると同時に定着される。転写及び定着の終了した転
写材１７は分離爪１２によって像担持体からはがされる
方向に案内される。

【００２５】本実施例によると、画像形成を熱によって
行うため、従来の電子写真のようなコロナ放電を必要と
しない。よって、従来のようなコロナ生成物は発生せず
に画像形成が行える。また、従来の電子写真での帯電装
置を必要とせず、転写材への画像の転写と定着を同時に
行うため従来画像形成部と定着器の間のスペースが必要
無く、装置の小型化、コストダウンに有利になってい
る。加えて、定着における熱の発生範囲を像担持体内の
均一露光を行なうための発光装置１０の光量によって制
御できるために非通紙部昇温や非通紙時昇温の心配はな
い。

【００２６】（第２実施例）図５（ａ）・（ｂ）に本発
明の第２実施例を示す。

【００２７】ここで画像露光装置８は第１実施例と同じ
構成のＬＥＤを使用した。

【００２８】発熱装置Ｃとして０．７ｍｍの厚みのネサ
ガラス４にシリコン感光体３を２μｍの厚みで形成し、
その表面に抵抗発熱層２を設けた。強度を持たせるため
に２ｍｍ厚のアルミニウム２５を表面を絶縁性にして上
記発熱素子の上下方向からはさみ、発熱素子を本体に固
定している。

【００２９】像担持体１９として、厚み２０μｍのアル
ミニウムの箔を使用している。

【００３０】上記像担持体１９を３本のローラーで支持
張設し、１本を像担持体１９の駆動ローラー２０として
使用し、像担持体１９に３本のローラーのまわりを矢印
Ｄ方向に回転させる駆動力を与える。次の１本は発熱ロ
ーラー２０で０．７ｍｍ厚の鉄の中空ローラー２３の内
部にハロゲンヒーター２２を内蔵している。３本目は像
担持体１９に適当な張力を与えるためのテンションロー
ラー２１として使用している。

【００３１】現像の方法は第１実施例の現像方法におい
て表面の導電体１のみが他の層構造体に対して構成上、
独立であって可動であること以外は同じであるのであ
る。よって、像形成原理は露光域が発熱して現像剤を溶
融着させる点で同一である。

【００３２】第２の実施例における転写装置の方法は、
像担持体１９が発熱ローラー２３に接触すると、像担持
体上の現像剤１４が溶融する。溶融した現像剤１４は転
写材に発熱ローラー２３と加圧ローラー９によって、熱
と圧力によって転写材上に転写されると共に定着され
る。転写定着が終了した転写材は現像剤１４によって像
担持体１９に張り付いた状態で像担持体１９と共にテン
ションローラー２１へ運ばれる。テンションローラー１
９まで運ばれたときには、転写材上の現像剤１４は冷却
されて固化している。テンションローラー２１の曲率に
よって、像担持体１９に張り付いている転写材は像担持
体１９よりはがれ、画像形成が終了する。

【００３３】本実施例においては像担持体をベルト形状
にすることで、像担持体周りの各装置（例えば、現像
部、転写部）の配置の自由度が大きいと言う利点があ
る。また、像担持体から画像の転写の終了した転写材を
分離するのに、転写材上の現像剤が固化してから曲率に
よって分離するため、分離するための特別な分離爪など
の部品を必要とせず、良好な分離を行うことが可能とな
る。

【００３４】（第３実施例）図６に本発明の第３実施例
を示す。

【００３５】ここで、像担持体Ａ、画像露光装置８等の
装置は本発明第１実施例で使用したものと同じものを使
用したので詳細は省略する。第１実施例の構成において
現像器を複数個２６，２７設け、それぞれの現像シリン
ダが像担持体に対向する部分に対応した像担持体の表面
を熱するように画像露光装置８をそれぞれに設けた。

【００３６】本構成によっては複数の色による画像を同
時に形成することが可能となる。本実施例では現像器の
数は２つであるが、もちろん、それ以上の数の現像器を
使用して構わない。従来の電子写真方式では、複数色の
画像を形成するためには、それぞれの画像を別々に形成
し、転写材等の上に重ねて形成していた。また、像担持
体上に複数色を同時に形成する場合には、１度形成した
画像を乱してしまう欠点があった。また、１度形成した
画像の現像剤が２回目以降の現像器に回収されるという
混色の問題が存在した。

【００３７】しかし、本実施例では、１度現像された現
像剤は現像部を過ぎると冷却されて固化するため、２度
目以降の現像工程において影響を及ぼさない。加えて、
本実施例では像担持体上に複数色の画像を形成してしま
うために色ずれの問題などもなく、第１実施例と同様に
転写材へ画像を転写すると同時に定着してしまうため、
第１実施例とほぼ同じスペースで本実施例を実施するこ
とが可能である。もちろん第２実施例で述べたようなベ
ルト１９を使用した像担持体でも同様の方法によって複
数色の画像が形成できる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、現像剤を熱によっ
て溶融することで現像を行う画像形成装置であって、光
半導体を利用することで形成画像の画像情報を光で与え
るという本発明では、従来の電子写真方式に比べて帯
電、転写分離にコロナ放電を使用しないことから、まず
第１に、特別な帯電装置を必要とせず、コロナ生成物が
発生しない利点を有している。第２に転写と同時に定着
を行うため、定着器を画像形成部から離さなくてもよい
ので小型化が容易である。第３に像担持体上に現像され
た現像剤が固化するので、現像後の画像が乱れにくい利
点を有している。この利点を利用することでカラー画像
が複数個の現像器とそれに対応した画像露光装置によっ
て容易に、かつ、小型に形成できる。第４に定着に利用
する発熱範囲も、転写部の露光装置によって行えるので
非通紙部昇温が起こりにくくい。第５に熱転写方式に比
べて電子写真方式の現像方式が使用できるので、画像に
必要な量のみの現像剤を使用するのでランニングコスト
が低くなる。また、転写材の横幅全体で現像を行えるの
で画像形成の速度は、像担持体の速度のみに依存し、画
像形成の高速化も図れる。像担持体としてベルトを使用
することで、像担持体周りの装置の自由度があがり、転
写材の像担持体からの分離も容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明を実施した画像形成装置の模式
図を示す。（ｂ）は（ａ）の像担持体の断面の拡大図で
ある。

【図２】本発明の現像の方法の概念図である。

【図３】（ａ）から（ｅ）は図２の現像の様子を説明す
る図である。

【図４】（ａ）から（ｄ）は本発明の転写部の様子を説
明する図である。

【図５】本発明の第２実施例を示す図で、（ａ）は全体
図、（ｂ）は現像部の拡大図である。

【図６】本発明の第３実施例を示す図である。

【図７】（ａ）から（ｅ）は本発明の第３実施例におけ
る２番目の現像部での現像の様子を説明する図である。

【図８】従来の電子写真方式を示す模式図である。

【図９】従来の熱転写方式を示す模式図であり、（ａ）
は側面から、（ｂ）は上方から見た図である。

【符号の説明】

１導電層２抵抗発熱層３光半導体層４透明導電体層５現像シリンダ６現像剤７発熱用電源８画像露光装置９加圧ローラー１０転写露光装置１１レジローラー１２分離爪１３現像バイアス電源１４現像された現像剤１５導電化した光半導体層１６発熱した抵抗発熱層１７転写材１８反射笠１９ベルトによる像担持体２０駆動ローラー２１テンションローラー２２ヒーター２３加熱ローラー２４離型剤層２５補強ステイ２６第１色目現像器２７第２色目現像剤１０１像担持体１０２帯電器１０３現像シリンダ１０４転写帯電器１０５分離帯電器１０６定着部１０７クリーニング装置１０８定着ローラー１０９加圧ローラー１１０現像剤１１１分離爪１１２レジローラー１１３発熱ヘッド１１４リボン１１５転写材１１６発熱素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体を有し、該像担持体を画像情報
によって熱する発熱体を有し、現像剤を該発熱体によっ
て熱せられた像担持体の熱によって溶融させ、像担持体
上に現像剤を担持させることによって画像を形成する装
置において、光半導体を使用し、現像剤を溶融させる画
像情報を光によって与えることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項２】請求項１の発熱体は透明導電体上に光半
導体層を設け、その表面に抵抗発熱層を形成させたもの
を使用する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】請求項１の像担持体は透明導電体上に、
光半導体層、抵抗発熱体層、導電体層、の順にそれぞれ
の簿層を形成したもので、透明導電体の方向から画像情
報を持つ光信号を照射することによって、光の照射され
た部分の抵抗発熱体を発熱させ、その熱によって現像剤
を溶融させて画像を形成する請求項１に記載の画像形成
装置。
【請求項４】請求項１の像担持体は少なくとも発熱体
に接触する面が導電体であるベルト形状である請求項１
に記載の画像形成装置。
【請求項５】請求項１または請求項２の像担持体から
転写材への転写方法として、像担持体上の現像剤を熱に
よって溶融し、転写材を像担持体に押し当てて転写材に
現像剤を転写すると共に定着させる請求項１又は２に記
載の画像形成装置。
【請求項６】請求項２の像担持体から転写材への転写
方法として、画像全面に光を当て、像担持体における転
写部分全体を熱することで担持体上の現像剤を溶融し、
転写材に現像剤を転写すると共に定着させる請求項２に
記載の画像形成装置。