JPH07285236A

JPH07285236A - 画像形成方法及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH07285236A
Application number: JP8127194A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Sugita; 辰哉杉田; Akira Arimoto; 昭有本; Nobuyoshi Hoshi; 信義保志; Shinya Kobayashi; 信也小林; Seiji Maruo; 成司丸尾; Yasuo Takuma; 康夫詫間; Teruaki Mitsuya; 輝章三矢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-04-20
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 1995-10-31

Abstract

(57)【要約】【目的】トナーを用いて画像を形成し、かつかぶりによ
る画質劣化の生じない画像形成装置を提供する。【構成】記録媒体１５０は搬送ローラ２４０によりトナ
ー供給手段２１２下に搬送される。トナーはトナー供給
手段２１２の透明ドラム２００に付着し、画像を形成す
る部分に透明ドラム２００内の光学系９０からの光を受
ける。トナーは光による力で透明ドラム２００から離脱
するとともに、同じ光のエネルギーにより溶融し、記録
媒体１５０に定着する。その後、クリーナ２２０で不用
なトナーを除去する。【効果】記録媒体上の光を受けたトナーと未定着のトナ
ーを区別してクリーニングできるので、かぶりによる画
質劣化の生じない画像形成装置を提供できた。さらに、
感光体・定着器を用いていないため、小型の画像形成装
置を実現した。

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・複写機等の画像形成方法および画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば「電子写真技術の基礎と応用」
（電子写真学会編、１９８８年）に記載されているよう
に、感光体上に電気的な潜像を形成し、潜像をトナーで
現像し、紙にトナーを転写した後、紙上のトナーを定着
する電子写真プロセスを用いたプリンタや複写機等の画
像形成装置があった。

【０００３】特開平4−10955号公報に、画像形成媒体の
運動を光により制御する画像形成装置が開示されてい
る。又、他の従来例として、特開昭59−102269号公報に
はトナー搬送体に付着したトナーに現像，転写部でレー
ザ光を当てて、溶解させ記録紙に転写定着することが開
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の電子写真プロセ
スを用いた画像形成装置は、トナーによる画像を紙上に
形成後定着器を用いてトナーを定着していた。そのた
め、定着までのプロセスで不要なトナーが紙に付着する
と、画像を形成するトナーと同じく定着されてしまうの
で、いわゆるかぶりによる画質劣化が生じた。

【０００５】また、電子写真プロセスは、帯電・露光・
現像・転写・定着等の多くのプロセスが必要であり、画
像形成装置の小型化が難しかった。

【０００６】従来の画像形成媒体の運動を光により制御
する画像形成装置においても、トナーは光により飛翔さ
せるための開口を有する循環経路内を浮遊しているた
め、開口部よりトナーが紙に降り積もり、かぶりが生じ
る問題点があった。他の従来例においても、トナー搬送
体側の清掃は考えているが、転写時に必ず発生する未定
着トナーの記録紙への付着、に関する問題に対しては何
等述べられていない。

【０００７】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、本発明の目的は、トナーを用いて画
像を形成し、かつかぶりによる画質劣化の生じない画像
形成装置を提供することである。

【０００８】本発明の別の目的は、トナーを用いて画像
を形成する小型の画像形成装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、トナー画像の形成と前記トナーの記録媒
体への定着を実質的に同時に行い、前記記録媒体に付着
した未定着の前記トナーを除去することを特徴とする画
像形成方法を提供する。

【００１０】画像を形成し、画像形成媒体を定着する手
段として、光を用いることが望ましい。

【００１１】また、本発明は、画像を形成する光でトナ
ーを記録媒体に定着し、前記記録媒体に付着した不用な
前記トナーを定着後除去する除去手段を有する画像形成
装置を提供する。

【００１２】なお、トナーが受ける光のエネルギー密度
は、０.５Ｊ／cm²以上が望ましい。さらに、本発明は、
粉体状の画像形成媒体を記録媒体に供給する画像形成媒
体供給手段と，前記記録媒体を搬送する搬送手段と，前
記記録媒体に付着した未定着の前記画像形成媒体を除去
する除去手段とを有し、前記画像形成媒体供給手段によ
り画像部の前記画像形成媒体を溶融して前記記録媒体に
定着した後、前記除去手段により前記記録媒体に付着し
た未定着の前記画像形成媒体を除去する画像形成装置を
提供する。

【００１３】またさらに、本発明は、粉体状の画像形成
媒体を記録媒体に供給する画像形成媒体供給手段と、前
記画像形成媒体を加熱して画像を形成する画像形成加熱
手段と，前記記録媒体を搬送する搬送手段と，前記記録
媒体に付着した未定着の前記画像形成媒体を除去する除
去手段とを有し、前記画像形成媒体供給手段により前記
記録媒体の全面または一部分に前記画像形成媒体を付着
させた後、前記画像形成加熱手段により画像部の前記画
像形成媒体を溶融して前記記録媒体に定着し、その後、
前記除去手段により前記記録媒体に付着した未定着の前
記画像形成媒体を除去する画像形成装置を提供する。

【００１４】

【作用】画像形成媒体が粉体からなり、画像を形成する
手段により画像形成媒体を記録媒体に定着することによ
り、画像を形成する画像形成媒体と記録媒体に付着した
不要な画像形成媒体とを区別することが可能である。し
たがって、画像形成後、不用な画像形成媒体を除去する
除去手段により除去可能であり、かぶりを生じる画像形
成媒体を除去可能となる。

【００１５】本発明によれば、従来の電子写真プロセス
における露光・現像・転写・定着のプロセスを１度に行
うことができる。したがって、装置の簡素化・小型化が
実現できる。

【００１６】本発明により、トナーを用いて画像を形成
し、かつかぶりによる画質劣化の生じない画像形成装置
を提供することができる。

【００１７】さらに、本発明により、トナーを用いて画
像を形成する小型の画像形成装置を提供することができ
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００１９】図１に本発明の画像形成装置の実施例を示
す。給紙カセット２９０に収納した紙あるいはプラスチ
ックフィルム等の記録媒体１５０を給紙ローラ２４６に
より供給する。記録媒体１５０は搬送ローラ２４０によ
りトナー供給手段２１２下に搬送される。トナー１００
はトナー供給手段２１２内の透明ドラム２００に付着し
て記録媒体に対向する位置に搬送される。透明ドラム２
００内の記録媒体150に対向する位置には光学系９０が
設けられており、その光学系９０により画像情報に応じ
た光８０が前記トナー１００に照射される。光８０を受
けたトナー100は光８０のエネルギーのうちの力を発生
するエネルギーの作用により透明ドラム２００から離脱
し、記録媒体１５０に至る。トナー１００は光８０によ
り透明ドラムから離脱するとともに、同じ光のエネルギ
ーのうち熱を発生するエネルギーの作用により溶融し、
記録媒体１５０に定着する。その後、記録媒体１５０は
搬送ローラ２４２により搬送され、帯電器２５６で記録
媒体１５０上のトナー100を再帯電し、クリーナ２２０
に至る。クリーナ２２０で不用なトナー１００を除去す
る。記録媒体１５０は、搬送用ローラ２４４により排出
口２７０より排出される。透明ドラム２００にはトナー
１００は弱く付着しているため、光を受けていないトナ
ー１００も飛散しやすく、記録媒体１５０に降り積もる
ことが起きる。しかし、光を受けたトナー１００は溶融
して記録媒体１５０に定着しているのに対し、光を受け
ず記録媒体１５０に降り積もったトナー１００は定着し
ていないためクリーナ２２０により簡単に除去すること
ができる。

【００２０】次に、本実施例のトナー供給手段とクリー
ナについて説明する。まず、トナー供給手段２１２につ
いて説明する。トナー１００は、ブレード２１４又は撹
拌ローラ２１６との摩擦帯電により帯電し、透明ドラム
２００に生じるトナーの電荷の鏡映力により透明ドラム
２００に引き付けられる。ブレード２１４の働きによ
り、透明ドラム２００上のトナー層の厚さはほぼ一定と
なる。先に述べたように、透明ドラム２００内には光学
系９０が設置されている。光学系９０により出射された
光８０が透明ドラム２００の表面に集光され、トナー１
００に照射される。トナー１００は、光８０からの光圧
力・光詠動力等の力を受けて透明ドラム２００から離
れ、記録媒体１５０に至る。これらの光により働く力は
弱いので、トナー１００が透明ドラム２００に付着する
力を弱めるために、電極２５２と透明ドラム２００の間
に電圧を掛ける。電圧は、直流または交流を用いること
が出来る。望ましいのは交流である。交流をかけるとト
ナー１００は透明ドラム200と電極２５２間を交流信号
に合わせて行き来する。光８０を受けたトナーは電極に
開けたスリット２５３より抜け出し、記録媒体１５０に
至る。光８０はトナー１００を融解するのに十分な強度
を有しており、透明ドラム２００から離脱したトナー１
００は、溶融し、記録媒体１５０に定着する。

【００２１】本発明では、画像形成後透明ドラム２００
に付着したトナー１００を除去する必要はない。光８０
を受けても一部トナー１００が透明ドラム２００から離
れず、溶融・固着する場合には、固着したトナー１００
を掻き取る手段を設けてもよい。また、揮発性の溶媒中
に分散したトナー１００を透明ドラム１００に塗布して
もよい。このときは、光照射部に至るまでに溶媒が乾燥
することが望ましい。搬送用ローラ２４０，２４２によ
り搬送された記録媒体１５０は、ガイド280に沿ってク
リーナ２２０に至る。記録媒体１５０に付着した未定着
のトナー100は、クリーナ２２０により記録媒体１５０
から剥がされ回収される。

【００２２】次に、図４をもちいてクリーナ２２０の詳
細を説明する。本実施例では、クリーナ２２０としてバ
イアスクリーナを用いた。導電性を有するブラシを金属
等の導電体に植えた導電性ブラシ２２４に用い、帯電し
た未定着トナー１００が導電性ブラシ２２４に引き付け
られるように電圧を掛けることにより、未定着トナー１
００は記録媒体１５０から剥がされ、導電性ブラシ２２
４に付着する。本実施例では、負に帯電したトナーを用
いたため、導電性ブラシ２２４をガイド２８０等の筐体
に対しプラスの電圧を掛けた。導電ブラシ２２４に付着
した未定着トナーは、導電性ブラシ２２４に対して回収
ローラ２２６との間にプラスの電圧を掛けることにより
回収ローラ２２６に移動する。回収ローラ２２６に付着
した未定着トナーは、ブレード２２８により掻き落され
る。掻き落された未定着トナーは、トナー送りねじ２３
０によりトナー供給手段２１２に回収され、再利用され
る。クリーナ２２０で未定着トナーの回収を完全に行う
ために、クリーナ２２０に至る前に帯電器２５６で未定
着トナーを再帯電する構成としている。未定着トナーの
帯電量が十分であるときには、帯電器２５６を用いなく
てもよい。

【００２３】クリーナには、本実施例に示したバイアス
クリーナの他に、ブラシローラにより機械的に未定着ト
ナーを取り除き、ブロワによりブラシローラから回収す
るファーブラシ方式，磁性体キャリアにより静電的に未
定着トナーを回収するマグネットブラシ方式，吸引器に
より未定着トナーを吸い取る吸引方式等を用いることが
できる。

【００２４】記録媒体から未定着のトナーを回収しやす
くするために、トナーを飛ばす前に紙にシリコンオイル
等を塗布してもよい。液体を用いるときには、揮発性を
有していることが望ましい。

【００２５】なお、クリーナ２２０によって、記録媒体
１５０から回収されたトナーには紙粉等の異物が混じっ
ているため、異物除去手段を設けることが望ましい。

【００２６】搬送用ローラ２４０，２４２，２４４は、
印刷部分に触れないことが望ましいが、画像を形成する
未定着のトナーと触れてもこれらローラ通過後クリーナ
220により未定着トナーが回収されるため、印刷部に触
れる物を用いてもよい。

【００２７】図２を用いて本実施例の光学系を説明す
る。図１のＡ−Ａ′断面図を示している。透明ドラム２
００の内部に光源のＬＥＤアレイ１２およびロッドレン
ズアレイ３２が納められている。ＬＥＤアレイ１２は、
画像の分解能に合わせた間隔に形成された複数の発光ダ
イオード（ＬＥＤ）からなる。それぞれのＬＥＤに対応
してロッドレンズを配置したロッドレンズアレイ３２に
よりＬＥＤアレイ１２で発生した光が透明ドラム２００
上に形成されたトナー層１０２に集光される。上記のよ
うに、光を受けたトナーは、光エネルギーの力の作用に
より透明ドラム２００から離脱し、記録媒体１５０に至
る。

【００２８】なお、ここではＬＥＤアレイ１２を用いた
場合を説明したが、ＬＥＤアレイ１２に替えて半導体レ
ーザアレイを用いてもよい。

【００２９】次に、光の照射によって生じる力を説明す
る。光は運動量を有している。光が他の媒体に入射し
て、反射，屈折により光の進行方向が変化すると、光の
持つ運動量が変化し、光の入射媒体に圧力を及ぼす。光
の進行方向を変化させた媒体の受ける圧力Ｆは入射光全
部を光の入射方向と逆方向に反射したとき最大となり、
光のパワをＰ、光速をｃとすると、Ｆ＝２Ｐ／ｃと表される。実際の粒子に光が当たった場合、粒子の形
状，屈折率・吸収率等の光学的な特性によって決まる散
乱状態に応じて光圧力が減少し、補正のための散乱係数
をｑとすると、粒子の受ける圧力Ｆは、Ｆ＝（２Ｐ／ｃ）ｑここで、（０≦ｑ≦１）となる。

【００３０】粒子が透明な場合には、集光した光にトラ
ップすることが可能である。外界の屈折率よりも屈折率
の大きな透明粒子は、光の屈折による運動変化より光強
度の強い方向に力を受けるため、集光した光の焦点に向
かう力を受け、トラップされる。したがって、トナーに
とって透明な波長の光を用いるときには、トナーをトラ
ップして搬送することもできる。

【００３１】光圧力以外に光の吸収により発生した熱に
よっても力が働く。トナーは強い光吸収性を有している
ため、光吸収により光入射側が特に加熱される。トナー
の温度上昇により外界の空気を加熱する。トナーに温度
分布があるために、温度の高い側の空気の温度が高くな
りトナーに衝突する空気分子のエネルギーが大きくな
る。従って、トナーは温度の高い側から低い側へ移動す
るいわゆる光詠動力を受ける。トナーは光入射側で光を
良く吸収するため、トナーは光の進行方向に光詠動力を
受ける。つまり、光詠動力は光圧力によるトナーの移動
力と同方向に力を及ぼし、トナーの移動に有効に作用す
ることができる。その結果光圧力のみで予想される移動
距離よりも長い距離をトナーは移動できる。この光詠動
力を有効に利用するためには、トナーは表面において光
を良く吸収したほうがよい。

【００３２】微粒子による光の散乱及び吸収は、いわゆ
るＭｉｅ散乱の式により求めることができる。Ｍｉｅ散
乱は、外界及び微粒子の複素屈折率，微粒子の形状，照
射する光の波長により決まる。半径ｄの球形の微粒子に
波長λの光を照射したとき、ｘ＝２πｄ／λ で表されるサイズパラメータが同じ場合には、散乱状態
は同じとなる。光圧力は光の散乱状態に依存し、ｘ≧４のとき粒子の断面積に比例するようになるので、粒径
は、照射する光の波長以上にすることが望ましい。ま
た、集光した光の径よりも大きい必要はなく、５０μｍ
以下がよい。望ましくは、５μｍから１５μｍである。

【００３３】トナーの形状はいびつなことが多く、粒径
の定義はいろいろあるが、本発明では、トナーの同じ重
量の球の直径を用いている。

【００３４】光圧力の均一化を図るためには、トナーの
形状分布が小さいことが望ましい。均一性の良いトナー
を形成するにトナーは真球に近い形状が良い。本実施例
では、画像形成媒体として平均粒径１０μｍのトナーを
用いた。トナーは、スチレンアクリル系基体等を用いる
ことにより、光を吸収し発熱して融解することが出来
る。また、重合法により作製したトナーを用いると、形
状の均一化に優れている。

【００３５】光により溶融しやすくするために、トナー
は軟化温度が低く、熱容量の小さなものが望ましい。熱
容量を小さくするために粒径は小さいほうが望ましい。

【００３６】次に、図４に本実施例で用いた透明ドラム
２００の構造を示す。ガラス又は透明プラスチックから
なる透明ドラム基材２０４上にＩＴＯ膜よりなる透明電
極２０６を形成した。透明電極２０６上には、ＳｉＮ・
ＳｉＯ₂・Ａｌ₂Ｏ₃等の透明誘電体よりなる保護膜２０
８を形成した。透明電極２０６には、電圧を掛ける構造
とした。

【００３７】本実施例においては、感光体を用いていな
いため、表面を硬質化した透明ドラムを用いることによ
りドラムの長寿命化が実現できる。

【００３８】透明ドラム以外に、搬送路に反って変形す
る透明ベルトを用いてもよい。また、光学系には、光を
走査する方式を用いてもよい。

【００３９】図５にトナーに照射した光エネルギー密度
とトナーの付着強度を示す。付着強度は紙に定着したト
ナーを粘着テープを用いて剥離したとき、紙に残ったト
ナーの割合を示したものである。使用したトナーは平均
粒径１０μｍである。記録媒体を取り扱ううえで通常付
着強度としては５０％以上が好適であると云われてお
り、図に示すように、光エネルギー密度は、０.６５Ｊ
／cm²以上が望ましい。このときのトナー表面の最高温
度は２５０℃以上になっていることを確認した。本実験
によると、光エネルギー密度０.５Ｊ／cm²においてもト
ナーは紙に定着しており、擦った程度では剥離しない。
したがって、０.５Ｊ／cm²以上の光エネルギー密度（ト
ナー表面最高温度１７０℃以上）であれば、クリーナに
より未定着トナーと区別することが可能である。１個の
トナーを溶融するエネルギーは、トナーの体積に比例す
るため、トナー（密度１.１ｇ／cm³）の単位重量当たり
のエネルギーに換算すると、２.１×１０⁶Ｊ／kg以上、
望ましくは２.８×１０⁶Ｊ／kg以上の光エネルギーを照
射すればよい。

【００４０】以上のように、本発明においては、感光体
・定着器を用いていないため、従来の電子写真プロセス
を用いた画像形成装置に比べ構成が簡略であり、小型化
が実現できる。定着器を用いないことで、熱容量の大き
なヒートロールを加熱する必要がなく、低消費電力にな
るとともに、立ち上げ時にヒータを加熱する時間が不要
であるので電源投入と同時に稼働できるクィックスター
トが可能となる。感光体を用いていないため、消耗によ
り交換する部品が少ない。Ｓｅ等の有害物質を含んでい
た感光体を用いていないため、廃棄時の環境に与える影
響が少ない。さらに、本発明はトナーを用いているため
感熱インクリボンを用いた画像形成方式に比べ、画像形
成媒体の交換頻度が少なく、しかもランニングコストが
少ない。さらに、本実施例においては、２次元アレイの
空間変調器を用いているために、光学系の構造が簡単で
あり、小型化できる。

【００４１】図６に本発明の画像形成装置の他の実施例
を示す。トナー供給手段２１０によりトナーを透明ベル
ト２０２の全面に付着した。トナーを付着した透明ベル
ト２０２は、光学系の下に移動する。フラッシュランプ
２０の光は球面反射鏡２２を用いることにより効率よく
レンズ３０に導かれる。レンズ３０により略平行となっ
たフラッシュ光は、２次元のアレイ状に形成した空間変
調器５０に入射する。空間変調器５０は、トナーを付着
する部分の光のみを透過するように制御される。透明ベ
ルト２０２に付着したトナーは帯電しており、空間変調
器５０に対向する位置に設けた帯電電極２５０と透明ベ
ルト２０２との間の静電力により透明ベルト２０２への
付着力を弱めている。つまり、トナーは透明ベルト２０
２に弱い力で拘束されている。そのため、空間変調器か
らの光を受けると光圧力・光詠動力等の光による力を受
け、透明ベルト２０２から離脱する。離脱したトナー
は、フラッシュ光により溶融し、記録媒体１５０に定着
する。帯電電極２５０に対向する位置では、トナーは透
明ベルト２０２に弱く拘束されているため、光を受けな
いトナーも記録媒体１５０に降り積もる。しかし、この
不用なトナーはクリーナ２２０により除去できる。記録
媒体１５０は搬送用ローラ２４０，２４２によりガイド
２８０上を移動する。光照射後の透明ベルト２０２は、
クリーナ222によりトナーを除去される。クリーナ２２
２で回収したトナーは再利用してもよい。空間変調器５
０は、フラッシュランプ２０とレンズ３０の間において
もよい。この時は、小型の空間変調器２０２を用いるこ
とが出来る。また、レンズ３０でフラッシュ光を縮小し
てトナー層に照射すると、空間変調器５０の解像度以上
の解像度が得られる。空間変調器５０の解像度は３００
dpi 以上が望ましい。フラッシュ照射後、記録媒体１５
０は空間変調器５０の幅分移動し、次の部分の画像を形
成する。濃度が足りないときには、記録媒体を移動する
前に、フラッシュ光を２回以上照射すればよい。帯電電
極２５０に加える電圧は交流でもよい。トナーの透明ベ
ルトへの付着力を弱めるために、透明ベルトに０.０１
〜１μｍの凹凸を持つことが望ましい。帯電電極２５０
による電場でトナーの付着力を弱める以外に、透明ベル
トに超音波の振動を加えてもよい。透明ベルトに溶融し
たトナーの付着が問題になる場合には、予め長い透明ベ
ルトを用意し、ベルトを一回のみ使用し、使用済みのベ
ルトを巻き込む方式を取ってもよい。

【００４２】図７に本実施例に用いた空間変調器の構造
を示す。本実施例では、ポリマ分散型の液晶を用いた。
ガラス基板５８上にアモルファスシリコンを用いて薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）５４を形成した。ＴＦＴ５４に
より透明電極５６に加える電圧のスイッチングを行う。
対向するガラス基板５９に透明電極５７、及びＴＦＴ５
４に光が当たらないようにマスク６０を形成した。透明
電極５６，５７上には保護膜６２を形成した。保護膜６
２間にポリマ分散型液晶５２を封入した。透明電極５
６，５７間に電圧が掛かっていないときには、ポリマと
ポリマを分散した媒体との光透過方向の屈折率が異なる
ためポリマ分散型液晶５２に入射した光は散乱され、光
は透過しない。ポリマ分散液晶５２に電場を加えると、
ポリマとポリマを分散した媒体との屈折率が等しくな
り、光が透過するようになる。ポリマ分散型液晶を用い
た空間変調器は光をほとんど吸収しないため、強力な光
を照射しても空間変調器が損傷を受けることがない。

【００４３】空間変調器５０は、記録媒体１５０と同じ
大きさのものを用いてもよいし、記録媒体１５０の幅を
有し、記録媒体の搬送方向に対して、記録媒体１５０の
長さよりも短く（例えば、１行単位に記録できる長さと
する）してもよい。

【００４４】空間変調器５０としては、Ｓｉ基板をエッ
チングして微小なミラを形成し、静電力でミラーの角度
を変化させる方式のものも用いることができる。

【００４５】図８に本発明における画像形成装置の別の
実施例を示す。光源には、フラッシュランプ２０を用い
た。フラッシュランプ２０からのフラッシュ光８２をシ
リンドリカルレンズ３０を用いて略平行光とし、所望の
画像を２次元的に表示した液晶パネルよりなる空間変調
器５０に入射させる。空間変調器５０を透過した光は、
空間変調器５０及び記録媒体１５０の間を浮遊，移動す
るトナー１００に照射される。光を受けたトナーは記録
媒体１５０の方向に光による力を受けて移動し、さら
に、吸収した光エネルギーにより融解し、画像を形成す
る。記録媒体150は、搬送ロール２４０により空間変調
器５０の下を移動し、画像を形成した溶融・定着トナー
１０４を付着した後クリーナ２２０に至る。光を受けず
固着しないまま記録媒体１５０に堆積・付着したトナー
は、クリーナ２２０により除去される。浮遊するトナー
をトナークラウド２３２により発生させ、ファン２３３
による風で空間変調器５０の下まで運ぶ。余分なトナー
はトナー回収容器２３４で回収される。トナーは循環さ
せて再利用することも可能である。

【００４６】図９に空間変調器３１と記録媒体１５０の
間を拡大した図を示す。トナーは透明仕切り板２３５と
記録媒体１５０の間を移動している。フラッシュ光８２
を受けたトナー１００は記録媒体１５０の方向に光によ
る力を受けて移動し、さらに、吸収した光エネルギーに
より融解する。この運動エネルギーを得たトナー100は
記録媒体１５０に固着して溶融・定着されたトナー１０
４となり画像を形成する。

【００４７】フラッシュランプ１０は、出力光エネルギ
ー４００Ｊ，発光時間約１ｍｓのものを用いた。レンズ
とは逆側に発光した光を効率よくレンズ側に反射するよ
うに球面反射鏡２２を設けた。一度に露光する面積を２
０×５cm²とし、Ａ４サイズの記録媒体を５cmずつ移動
しながら画像を形成した。フラッシュ光の照射によりト
ナーは運動するが空気の粘性力により運動方向と逆側の
力を受けるため約３０μｍ移動して止まる。トナーの移
動量が不足するときには、被画像形成媒体を移動せずに
フラッシュを数回照射してトナーを被画像形成体に到ら
せた後、被画像形成体を移動するすればよい。

【００４８】本実施例では、フラッシュランプを用いた
が、パルス発光のレーザを用いることも出来る。また、
光出力が十分に大きい場合には定常的に発光するランプ
またはレーザ用いることが出来る。レーザを用いるとき
には、光を拡大し空間変調器全体に照射してもよいし、
光を走査してもよい。光を走査する場合、空間変調器を
用いているため、光の強度を変調する必要がないので大
がかりな変調器が必要でなく、装置が簡単になる。光源
としては、重力による運動の影響を相対的に小さくする
ために画像形成媒体に働く重力よりも大きな光圧力を与
えることが出来るパワ密度を有していることが望まし
い。さらに、１個の画像形成媒体が光を受ける時間ｔが
外界の粘性力と釣合い等速運動になるまでの時定数と同
程度または、時定数よりも長い時間であることが望まし
い。この時定数τは、画像形成媒体の半径ｒ，質量ｍ，
外界の流体の粘性定数をμとすると、 τ＝ｍ／（６πμｒ）と表されるものである。筆者らは、ｔ≧τ／２が望ましいこと見出した。

【００４９】画像形成媒体は、ガラス等の光透過性を有
する仕切り板と被画像形成体の間を浮遊させ、移動させ
る。透明仕切り板と被画像形成体の間をスムーズに画像
形成媒体を搬送するためには、透明仕切り板と被画像形
成体の間隔を画像形成媒体の平均粒径の２倍以上にする
必要がある。仕切り板と被画像形成体との間隔は、光圧
力により画像形成媒体が光圧力により移動する距離と同
程度あることが望ましい。したがって、透明仕切り板と
被画像形成体の間隔を大きくすることは得策ではなく、
画像形成媒体の平均粒径の１００倍以下が望ましい。

【００５０】本実施例では、画像形成媒体が記録媒体に
ぶつかりながら搬送される。画像形成媒体の搬送路が従
来例のように壁により囲われた搬送路を持ちいていない
ため、搬送路の空間を大きくでき、トナーの供給が容易
となる。

【００５１】溶融後付着したときの付着強度が不足する
ときには、クリーナの後に定着器を設けてもよい。

【００５２】本実施例のように、空間変調器を用いて二
次元的に一括露光することにより、画像の形成時間を遅
くすることなく、１個の画像形成媒体が光を受ける時間
を長くすることが出来るので画像形成媒体の移動距離を
大きくすることが出来る。空間変調器として１次元的に
配列したものを用いてもよい。透明仕切り板の汚れがひ
どいときには、クリーニング機構を設けてもよい。

【００５３】図１０に本発明の画像形成装置の別の実施
例を示す。本実施例では予め、紙にトナーを付着し、画
像部分のみトナーを溶融・定着し、未定着のまま残った
トナーをクリーナにより除去する方式である。トナー供
給手段２１３により記録媒体１５０にトナーを付着す
る。フラッシュランプ２０の光は球面反射鏡２２により
反射し、レンズ３０に導かれる。レンズ３０により略平
行となったフラッシュ光は、２次元的に形成した空間変
調器５０に入射する。空間変調器５０は、画像を形成す
る部分のみ光を透過する。光を受けたトナーは溶融し、
記録媒体１５０に定着する。その後、未定着のトナーは
クリーナ２２０により回収される。記録媒体は、搬送ロ
ーラ２４０，２４２によりガイド２８０上を搬送され
る。

【００５４】次に、トナー供給手段２１３について詳細
に説明する。アルミ等の非磁性金属により形成した導電
性スリーブ３００の内部にマグネットロール３０２があ
る。本実施例のトナー１００は、磁性を有する磁性トナ
ーであり、マグネットロール３０２による磁力により導
電性スリーブ３００に引き付けられる。ブレード214と
の摩擦によりトナー１００は帯電し、さらに一定の厚さ
のトナー層１０２となる。トナー１００は導電性スリー
ブ３００の回転に伴い電極２５２に対向する位置に至
る。電極２５２に電圧が掛かっていないときには、導電
性スリーブ３００と電極２５０間にかけた電圧により帯
電したトナー１００は飛び出し、記録媒体１５０に付着
する。電極２５２に導電性スリーブ３００と同符号の電
圧を掛けると、トナーは飛び出さなくなる。電極２５２
は記録媒体の搬送方向と垂直方向に分割されており、そ
れぞれの電極に印加する電圧を制御することにより、記
録媒体上のトナーが付着する部分を任意に選択できる。
例えば、画像データに基づき画像を形成する部分を含む
領域にのみトナーを付着させることができる。前述のよ
うに、記録媒体上の必要な領域のみにトナーを付着させ
ることにより、トナーの使用量が少なくて済む。さら
に、クリーナで取り除くトナーの量が少なくなり、未定
着トナーを回収しやすくなる。

【００５５】記録媒体１５０の搬送方向と垂直方向に３
〜３０００個に分割された電極252のそれぞれの電圧を
制御することにより、トナーが付着する領域を制御する
ことができるものである。なお、電極２５２を用いず、
電極２５０を分割してもよい。電極２５２を用いないと
きには、トナー層１０２が記録媒体１５０に接触するよ
うにしてもよい。記録媒体一面にトナーを付着させると
きには、電極２５０，２５２を分割する必要はない。非
磁性トナーを用いるときには、磁性キャリアを混合して
用いればよい。

【００５６】本実施例の画像形成装置は、構成が簡単で
あり、さらに小型化できる。

【００５７】図１１に本発明の画像形成装置の別の実施
例を示す。本実施例では、トナー供給手段には、図１０
と同じものを用いた。トナー供給手段２１３により記録
媒体１５０の必要な部分のみにトナーを付着させた。光
走査装置を有する光学系９０からの集光した光８０を走
査し、光の強度を変調して記録媒体上のトナーを溶融・
定着した。記録媒体は搬送用ローラ２４０によりガイド
２８０に沿って搬送され、クリーナ２２０に至る。未定
着のトナーはクリーナ２２０により回収される。本実施
例のようにクリーナをトナー供給手段より高いところに
設置することにより、回収したトナーをトナー供給手段
に搬送しやすい。さらに、画像形成装置内のスペース効
率がよい。

【００５８】図１２に本実施例の光学系の構成を示す。
半導体レーザ１０から発生した光をコリメートレンズ３
４により略平行光とし、シリンドリカルレンズ３５によ
り回転多面鏡４５上で副走査方向が集光するようにす
る。回転多面鏡４５で反射した光は、ｆ−θレンズによ
り集光される。ミラー４０で反射した後、記録媒体150
上に焦点を結ぶ。回転多面鏡４５の回転に伴い、焦点は
記録媒体１５０上を移動する。

【００５９】本実施例においては、集光点での光のパワ
は１００ｍＷ以上が望ましい。100ｍＷ以上であれば、
３００dpi の分解能で１分間にＡ４サイズ１枚以上印字
可能である。

【００６０】光走査手段としては、回転多面鏡のほか
に、音響光学素子やガルバノミラを用いてもよい。

【００６１】本実施例においては、光を集光・走査する
ため、画像の解像度は集光したスポット径によって決ま
る。そのため、解像度を高くすることができる。

【００６２】光を集光するときには、スポット径を２〜
７０μｍにすることが望ましい。光を走査するときに
は、３０〜７０μｍが望ましい。解像度を上げるにはス
ポット径が小さくすればよい。さらに、トナーを強く加
熱するためにもスポット径を小さくすることが望まし
い。光エネルギー密度を大きくするために、好ましい範
囲は２〜１０μｍである。

【００６３】図１３に本発明の画像形成装置の別の実施
例を示す。透明ドラム２００内に光源を設ける。光源は
図２と同じものを用いることができる。本実施例ではト
ナーに扁平なものを用いる。透明ドラム２００をトナー
層１０２と記録媒体１５０が接しない程度に近付ける。
光８０を受けて溶融したトナーは表面張力により丸ま
り、紙１５０に接するようになる。紙に接したトナー
は、記録媒体１５０の繊維の毛細管現象により記録媒体
１５０に移る。この溶融・定着トナー１０４により画像
が形成される。本法式によっても、画像の形成とトナー
の定着を同時に行える。

【００６４】次に、図１を用いて制御系の説明をする。
画像信号をインターフェイス４２０を通して入力する。
制御回路４２１は、光学系，紙送り，クリーナ，トナー
の供給等を制御する。コントロールマイコン４２２は、
インターフェース４２０から画像信号を受け、画像デー
タを形成して光変調制御回路４２３に送る。また、コン
トロールマイコン４２２は、紙送り制御回路４２４に紙
送りのタイミングを指令し、記録媒体の位置信号を受け
て、光変調制御回路４２３に光源の発光タイミングを指
令する。光変調制御回路４２３は、画像データに応じて
光学系９０の光強度を制御して画像を形成する。さら
に、コントロールマイコン４２２は、図示していない位
置センサから、記録媒体の位置信号を受けてクリーナコ
ントローラ４２５の起動のタイミングを指令する。記録
媒体１５０は給紙カセット２９０により挿入され、搬送
ローラ２３０，２３２，２３４により搬送され、排出さ
れる。

【００６５】本発明の画像形成装置を用いたプリンタ
は、小型化できるので、デスクトップ型のプリンタが出
来る。さらに、１枚分の画像データをメモリ内に展開す
る必要がなく、必要な部分のみ印字することが可能であ
る。

【００６６】本発明の画像形成装置は、当然のごとく複
写機，ファクシミリ等の画像形成部にも用いることがで
きる。

【００６７】図１４に本発明の画像形成装置を用いたフ
ァクシミリの実施例を示す。画像形成装置として図１に
示したものを用いた。ファクシミリに用いる場合には、
上記実施例の画像形成装置に少なくとも原稿の読み取り
手段と画像信号の入出力手段と通信の制御手段を設ける
がある。本実施例では、原稿の読み取り手段として密着
センサ４３０を用いた。インターフェース４２０により
電話回線と接続する。通信の制御は、制御回路４２１に
より行った。原稿は原稿挿入口４３１より挿入する。フ
ァクシミリに本発明の画像形成装置を用いると、従来の
電子写真プロセスを用いた画像形成装置のように１枚分
の画像データをメモリ内に展開することなく、受信した
データから印字できるため、従来の電子写真プロセスを
用いた画像形成装置を用いた場合よりメモリの容量が少
なくてすむ。

【００６８】以上の実施例においては、光により画像を
形成するとともに同じ光のエネルギーを用いて画像形成
媒体を溶融した。本発明は、光に限らず、音波・マイク
ロ波・ヒータ等を用いて、粉体の画像形成を用いて画像
を形成し、同じエネルギーで記録媒体を記録媒体に定着
すれば同じ効果が得られるものである。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、ト
ナーを用いて画像を形成し、かつかぶりによる画質劣化
の生じない画像形成装置を提供できるようになった。

【００７０】さらに、本発明によりトナーを用いて画像
を形成する小型の画像形成装置が実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の第１の実施例。

【図２】本発明の光学系の一例の構成図。

【図３】本発明のクリーナの一例の構成図。

【図４】本発明の透明ドラムの一例の構成図。

【図５】光エネルギー密度と定着強度の関係図。

【図６】本発明の画像形成装置の第２の実施例。

【図７】空間変調器の構成図。

【図８】本発明の画像形成装置の第３の実施例。

【図９】トナーの運動の説明図。

【図１０】本発明の画像形成装置の第４の実施例。

【図１１】本発明の画像形成装置の第５の実施例。

【図１２】本発明の光学系の他の構成図。

【図１３】本発明の画像形成装置の第６の実施例。

【図１４】本発明の画像形成装置を用いたファクシミリ
の実施例。

【符号の説明】

１０…半導体レーザ、１２…ＬＥＤアレイ、２０…フラ
ッシュランプ、２２…球面反射鏡、３０…レンズ、３２
…ロッドレンズアレイ、３４…コリメートレンズ、３５
…シリンドリカルレンズ、３６…ｆ−θレンズ、４０…
ミラー、４５…回転多面鏡、５０…空間変調器、５２…
ポリマ分散型液晶、５４…ＴＦＴ、５６，５７…透明電
極、５８，５９…ガラス基板、６０…マスク、６２…保
護膜、８０…光、８２…フラッシュ光、９０…光学系、
１００…トナー、１０２…トナー層、１０４…溶融・定
着トナー、１５０…記録媒体、２００…透明ドラム、２
０２…透明ベルト、２０４…透明ドラム基材、２０６…
透明電極、２０８…保護膜、２１０，２１３…トナー供
給手段、２１２…トナー供給手段、２１４，２２８…ブ
レード、２１６…撹拌ローラ、２２０，２２２…クリー
ナ、２２４…導電性ブラシ、２２６…回収ローラ、２３
０…トナー送りねじ、２３２…トナークラウド、２３３
…ファン、２３４…トナー回収容器、２３５…透明仕切
板、２４０，２４２，２４４…搬送用ローラ、２４６…
給紙ローラ、２５０…帯電電極、２５２…電極、２５３
…スリット、２５６…帯電器、２７０…排出口、280…
ガイド、２９０…給紙カセット、３００…導電性スリー
ブ、３０２…マグネットローラ、４２０…インターフェ
ース、４２１…制御回路、４２２…コントロールマイコ
ン、４２３…光変調制御回路、４２４…紙送り制御回
路、４２５…クリーナコントローラ、４３０…密着セン
サ、４３１…原稿挿入口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/22 １０３Ｄ 21/10 Ｇ０３Ｇ 21/00 ３１０ (72)発明者小林信也茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者丸尾成司茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者詫間康夫茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者三矢輝章茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トナー画像の形成と前記トナーの記録媒体
への定着を実質的に同時に行い、前記記録媒体に付着した未定着の前記トナーを除去する
ことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】画像を形成する光でトナーを記録媒体に定
着し、前記記録媒体に付着した未定着の前記トナーを除去する
ことを特徴とする画像形成方法。
【請求項３】画像を形成する光でトナーを記録媒体に定
着し、前記記録媒体に付着した不用な前記トナーを定着後除去
する除去手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】トナーに光を照射して画像を形成する画像
形成装置において、前記トナーが受ける光のエネルギー密度が０.５Ｊ／cm²
以上であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】画像形成媒体に光を照射し、前記画像形成
媒体を融解して画像を形成する画像形成装置において、前記画像形成媒体が受ける光のパワが１００ｍＷ以上で
あることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】トナーに光を照射して画像を形成する画像
形成装置において、非感光体に付着した前記トナーに光を照射し、前記光を
受けた前記トナーが前記非感光体から離脱して画像形成
することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】粉体状の画像形成媒体を記録媒体に供給す
る画像形成媒体供給手段と、前記記録媒体を搬送する搬送手段と、前記記録媒体に付着した未定着の前記画像形成媒体を除
去する除去手段とを有し、前記画像形成媒体供給手段により画像部の前記画像形成
媒体を溶融して前記記録媒体に定着した後、前記除去手段により前記記録媒体に付着した未定着の前
記画像形成媒体を除去することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項８】粉体状の画像形成媒体を記録媒体に供給す
る画像形成媒体供給手段と、前記画像形成媒体を加熱して画像を形成する画像形成加
熱手段と、前記記録媒体を搬送する搬送手段と、前記記録媒体に付着した未定着の前記画像形成媒体を除
去する除去手段とを有し、前記画像形成媒体供給手段により前記記録媒体の全面ま
たは一部分に前記画像形成媒体を付着させた後、前記画像形成加熱手段により画像部の前記画像形成媒体
を溶融して前記記録媒体に定着し、その後、前記除去手
段により前記記録媒体に付着した未定着の前記画像形成
媒体を除去することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】請求項３から５記載の画像形成装置におい
て、前記トナーが粉体状の画像形成媒体であることを特徴と
する画像形成装置。
【請求項１０】請求項９記載の画像形成装置において、光によって働く力により前記画像形成媒体を移動して画
像を形成するを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】請求項７から１０記載の画像形成装置に
おいて、前記画像形成媒体を透明体に付着して供給することを特
徴とする画像形成装置。
【請求項１２】請求項７から１１記載の画像形成装置に
おいて、光源と、光源からの光を走査する光走査装置とを有し、前記光を前記画像形成媒体上に集光し、前記光走査装置
により走査することにより画像の形成と前記画像形成媒
体の定着を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】請求項７から１１記載の画像形成装置に
おいて、光源と画像情報に応じて前記光源からの光量を変調する
空間変調器と、を有し、前記空間変調器からの光を用いて前記画像形成媒体によ
る画像の形成と前記画像形成媒体の定着を行うことを特
徴とする画像形成装置。
【請求項１４】少なくとも、情報を入力するためのインターフェースと、入力された情報を処理する制御回路と、請求項３から１３記載の画像形成装置を有することを特
徴とするプリンタ。
【請求項１５】少なくとも、画像情報を読み取る原稿読み取り手段と、情報を入出力するためのインターフェースと、入力された情報を処理する制御回路と、請求項３から１３記載の画像形成装置とを有することを
特徴とするファクシミリ。