JPH11188904A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクを無駄なく、少ないエネルギーで品質
の安定したインク画像を形成可能で、中間転写体が塑性
変形しない画像形成装置を提供すること。 【解決手段】 画像形成装置１は、熱溶融性インク１０
と、加熱溶融手段２０とインク保持手段３０とカーボン
を分散したポリイミドフィルムからなる抵抗層４１とス
テンレスベルトからなる導体層４２とを有する中間転写
体４０と、中間転写体４０の抵抗層４１に接触する針状
電極５１と接地電極５２からなる記録手段５０と、中間
転写体４０上のインク像を記録紙６０に転写する転写手
段７０から構成される。針状電極５１と接地電極５２に
電源から電圧が印加されると、中間転写体４０の抵抗層
４１に小さい面積で接触している針状電極５１にジュー
ル熱が生じ、シート状部材３０に保持されたインクを加
熱して中間転写体上４０にインク画像を形成し、記録媒
体６０に熱転写される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に関
するものであり、さらに詳細には熱溶融性を有する固形
インクを利用した溶融型熱転写方式の画像形成装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱転写式の画像形成装置において
は、ベースフィルム上にインク層を設けたインク媒体に
熱を加えることによって、インク層のインクのみをベー
スフィルム上から記録紙上に溶融転写することにより画
像を形成していたので、画像形成に寄与しないインク層
部分は、インクがそのままの状態でベースフィルム上に
保持され、一方、画像形成に寄与したインク層部分には
インクがほとんど残っていなかった。

【０００３】そのため、このままの状態では再び画像形
成に使用することはできないので、インク媒体は一回の
使用で廃棄されてしまっていた。これによりインクの無
駄が非常に多く、ランニングコストが非常に高いという
問題があった。

【０００４】そこで、本発明者は、少ない熱エネルギー
でインクをすべて無駄なく使いきることができ、かつ繰
り返し使用しても劣化が少ないインク保持手段を用いる
インク補充式の画像形成装置として、特願平９−１０８
６４６号公報に示されるような方法を提案した。

【０００５】この方法は、まず、繊維状に形成されたセ
ラミックにより構成したシート状部材であるインク保持
手段に、加熱溶融手段により加熱溶融した熱溶融性イン
クを吸収保持する。そして、記録手段により、前記イン
ク保持手段を選択的に加熱溶融して記録媒体上にインク
像を転写形成する。さらに前記インク保持手段から記録
媒体にインク像を転写した後に前記加熱溶融手段により
加熱溶融したインクを当該インク保持手段に補充する方
法である。

【０００６】この方法によれば、セラミックにより構成
されているので耐熱性が高くなり、長期にわたる繰り返
し使用が可能である。

【０００７】この方法では、インク像を形成する場合、
インク保持手段を記録媒体を介して記録手段を加熱する
必要があるが、記録媒体として紙を用いると、紙の厚さ
は様々であるので、記録手段と紙との接触幅が変化した
り、接触圧力が変化することにより、最適な記録条件で
記録することが困難になるという問題がある。

【０００８】そこで、薄く均一な厚さを有する樹脂フィ
ルム（例えばポリイミドフィルムなど）で構成した中間
転写体を用い、この中間転写体上に転写形成したインク
像を転写手段により紙に再転写して出力すれば、一定の
接触幅や接触圧力が得られ、最適な記録条件で記録でき
る。

【０００９】また従来、特開昭６２−１４６６９０号公
報では、図２に示されるように、回転する転写媒体表面
を平滑化する工程と、該平滑化された転写媒体表面に導
電性の中間転写体の一面側を接触させ、前記接触してい
る側と逆側に画情報に応じた電圧を印加して前記転写媒
体を選択的に中間転写体に転写する工程と、該中間転写
体に転写した転写媒体に転写する工程とからなることを
特徴とした転写記録方法が提案されている。この発明
は、熱溶融性の固形インク１０１をいったんインク保持
手段に吸収保持せずに、記録電極１０２によりジュール
熱を利用し、直接転写媒体たる円筒形の固形インクを熱
溶融して、所望のインク像を中間転写体１０３上に形成
するものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インク
補充式の画像形成装置の場合には、中間転写体側から加
熱して熱転写する必要があるが、樹脂製の中間転写体を
用いる場合、従来のサーマルヘッドからなる記録手段に
よる加熱によれば、樹脂は一般に熱の伝達効率が低いの
で、インク保持手段に浸透保持されたインクを加熱溶融
するために記録手段から大量の熱量を与える必要があ
る。そのため、サーマルヘッドによる過度の熱により中
間転写体の記録手段との接触部が塑性変形を起こしてし
まうという問題があった。

【００１１】また、中間転写体の熱による塑性変形を防
止するため、中間転写体にステンレススチール等の金属
ベルトを使用することも考えられる。しかし、ステンレ
ススチールの金属ベルトを使用するとポリイミドフィル
ム等の樹脂に比べ伝熱性が極めて良いので（約１００
倍）面方向にも熱が拡散してしまい解像度を高くするこ
とが困難になるという問題がある。

【００１２】一方、図２のようにインク保持手段を用い
ず、ジュール熱を利用して直接固形インク１０１を熱溶
融し、中間転写体１０３上にインク像を形成するもので
は、円筒形の固形インクが画像情報に基づいて選択的に
記録電極１０２に熱溶融されて消費されるため、表面の
平滑性が失われ、さらに、たとえ平滑手段１０４を備え
ていたとしても、固形インク１０１の真円度を維持する
のは困難で、回転中心が偏心してしまい、画像形成が安
定してできないという問題があった。その上、厚さの薄
いインク保持手段に比べ、固形の円筒形状のインクを直
接熱溶融するためには、エネルギーも多く必要となり、
電気的にも時間的にも無駄が多くなるという問題もあっ
た。

【００１３】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、インクを無駄なく使用でき、ま
た少ないエネルギーで品質の安定したインク画像を形成
可能で、かつ中間転写体が塑性変形することのない画像
形成装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、請求項１に記載の画像形成装置は、熱溶融性インク
を吸収保持するインク保持手段と、前記インク保持手段
の表面に接触する中間転写体と、前記インク保持手段に
保持されたインクを選択的に加熱溶融して前記中間転写
体上に所望のインク像を形成する記録手段と、前記中間
転写体は、前記インク保持手段に接触する導体層と、前
記記録手段に接触する抵抗層とを有し、

【００１５】前記記録手段は、前記抵抗層との接触面積
が小さい複数の電極と、前記抵抗層との接触面積が大き
い電極とを有し、かつ、前記インク保持手段は、繊維状
に形成されたセラミックからなるシート状部材で構成さ
れることを特徴とする。

【００１６】この構成による画像形成装置によれば、シ
ート状のインク保持手段と厚みが一定の中間転写体を用
いるため、少ない熱エネルギーで安定したインク画像が
形成できるとともに、接触面積の小さい電極の回りに密
集した電界が生じて中間転写体の導体層がジュール熱に
より直接発熱するためエネルギー効率がよく,かつ導体
層を耐熱性のある金属等の材質とすることができるた
め、中間転写体の塑性変形を防止することができる。

【００１７】また、請求項２記載の画像形成装置では、
請求項１記載の画像形成装置の構成に加え、前記インク
保持手段にインクを補充する手段として、固体状の熱溶
融性インクを加熱溶融する加熱溶融手段を備えることを
特徴とする。

【００１８】この構成による画像形成装置によれば、イ
ンク補充をインクリボンなどの使い捨てのものとせず、
固体状の熱溶融性インクとするため、長時間装置にイン
ク補充することなくかつインクのみを無駄無く使用でき
る。

【００１９】さらに、請求項３記載の画像形成装置で
は、請求項１または請求項２記載の画像形成装置の構成
に加え、前記抵抗層との接触面積が小さい複数の電極
が、前記抵抗層との接触部分が摩耗しないように耐摩耗
性の高いコーティング層を有することを特徴とする。

【００２０】この構成による画像形成装置によれば、記
録手段である電極の摩耗を防止でき、摩耗による画像形
成の位置のずれや、かすれ等を防止する。

【００２１】そして、請求項４記載の画像形成装置で
は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形
成装置の構成に加え、前記抵抗層との接触面積が小さい
複数の電極を、前記中間転写体方向に付勢する付勢手段
を有し、前記抵抗層との接触面積が小さい複数の電極が
摩耗した場合でも前記中間転写体に当接されることを特
徴とする。

【００２２】この構成による画像形成装置によれば、記
録手段である電極が摩耗した場合であっても、画像形成
の位置のずれや、かすれ等を防止する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２４】まず、図１に基づいて本実施の形態の画像
形成装置の概略構成を説明する。画像形成装置１は、熱
溶融性インク１０と、熱溶融性インク１０を予備加熱す
る加熱溶融手段としてのヒータ２０と、ヒータ２０で熱
溶融性インク１０を予備加熱して溶融したインクを保持
するインク保持手段としてのシート状部材３０と、カー
ボンを分散したポリイミドフィルムからなる抵抗層４１
と、ステンレスベルトからなる導体層４２とを有する中
間転写体４０と、中間転写体４０の抵抗層４１に接触す
る針状電極５１と接地電極５２からなる記録手段５０
と、記録手段５０により中間転写体４０上に形成された
インク像を記録紙６０に転写する転写手段７０から構成
されている。

【００２５】熱溶融性インク１０は、およそ融点が７５
℃である常温固体のインクで、円筒状に形成され、軸１
１の周りに回転可能に支持されている。この熱溶融性イ
ンク１０は図示しないモータにより低速度で回転され
る。

【００２６】一方、熱溶融性インク１０に対向して、シ
ート状部材送りローラ３１が、一固定軸線の回りを回転
可能に配設されており、このシート状部材送りローラ３
１は図示しない駆動モータにより図１中時計回りの方向
に回転される。この無端状に形成されたシート状部材３
０は、ローラ３２、３３に掛け渡されていて、シート状
部材送りローラ３１の回転により、シート状部材３０は
図１中時計まわりの方向に回転される。

【００２７】付勢手段であるバネ８０により付勢された
熱溶融性インク１０は、シート状部材送りローラ３１上
のシート状部材３０を、ステンレス製の薄板状ヒータ２
０を介してシート状部材送りローラ３１方向に押圧して
いる。

【００２８】ヒータ２０は、シート状部材３０の幅方向
（図１中の紙面に垂直な方向）に延びると共に、前記シ
ート状部３０の接触面と熱溶融性インク１０の接触面
（以下予備加熱位置という）とを結ぶ貫通孔２１がシー
ト状部材の幅方向に沿って形成されている。この貫通孔
２１の幅寸法はシート状部材３０の幅寸法と略等しいか
若干小さく設定されており、且つ熱溶融性インク１０の
幅寸法と略同一か若干大きく設定されている。また、ヒ
ータ２０の全面若しくはその一部に発熱抵抗体が設けら
れており、この発熱抵抗体が図示しない電源に接続され
ている。このように構成されたヒータ２０は、電源から
供給される電力に応じて発熱し、バネ８０により付勢さ
れヒータ２０を押圧している熱溶融性インク１０の当接
部分を溶融する。この場合、画像情報とは別に一定の電
力が与えられるため、インクの溶融量も一定量が溶融さ
れ、溶融されたインクは、ヒータ２０の貫通孔２１を通
って下方に流出して、シート状部材（インク保持手段）
３０に供給される。ここで、シート状部材３０はアルミ
ナとシリカを主成分にし、高温で溶融、繊維化されたセ
ラミックファイバーと、樹脂などのバインダーとを加え
て紙状に成形して構成されたインク保持シートである。
このセラミックファイバーは、２μｍ程度の繊維径を有
し、融解温度が約１７００℃である。このセラミックフ
ァイバーを紙状に成形したので電気絶縁性と耐熱性が非
常に高く、空隙率も高い特性を有するものである。この
空隙に前記ヒータ２０により溶融された一定量のインク
が浸透し、均等なインクを含んだ一定の厚みのインク層
を形成しつつ固化する。

【００２９】記録手段５０は、中間転写体４０の抵抗層
４１に所定の圧力で接触して、図１中の紙面に垂直な方
向に列設されたステンレススチール製の複数の針状電極
５１と、図１中の紙面に垂直な方向に延びるローラ状の
接地電極５２で構成される。

【００３０】複数の針状電極５１は所望のインク像に対
応した電気信号(電流)を発生する駆動回路５３に電気的
に接続され、接地電極５２はアースされている。針状電
極５２の先端部５５は、中間転写体４０に接触するた
め、摩耗すると印字位置が移動したり、画像が不鮮明に
なるため摩耗防止のためグラファイトなどの耐摩耗性を
高めるコーティング処理がされている。さらに、摩耗し
た場合には、針状電極５１の長さが短くなり電気的な接
続不良を起こすおそれが生じるため、針状電極５１は、
中間転写体方向に付勢されるように付勢手段であるバネ
５４を備える。

【００３１】針状電極５１に駆動回路５３から印加され
た電流は先端部５５から、中間転写体４０を形成する抵
抗層４１と導体層４２を通って、接地電極５２に流れ
る。この時、針状電極５１の先端部５５は極めて小さい
接触面積で抵抗層４１に接触しているので、中間転写体
における針状電極５１の先端部５５が接触している付近
では電流密度が非常に高くなる。それに比較して、接地
電極５２はローラ状の形状で抵抗層４１に当接して線状
に接触しているため接触面積が大きく、それゆえ接地電
極５２の近傍の抵抗層４１では電流密度が低く、駆動回
路５３から印加する電流量を適当な値に調節すれば、接
地電極５２では熱溶融性インク１０の溶融温度の約７５
℃以上に発熱しないようにし、針状電極５１の先端部近
傍でのみ、熱溶融性インク１０の溶融温度約７５℃以上
に発熱するようにできる。そして本実施形態では針状電
極５１の近傍の抵抗層４１のみが熱溶融性インク１０の
溶融温度の７５℃以上に発熱するが、この熱が導体層４
２を伝わってシート状部材３０に保持された熱溶融性イ
ンクを加熱溶融するため、このときの温度低下分を加え
さらに高い温度になるように針状電極５１の先端部５５
の温度を設定するようになっている。

【００３２】さらに、転写手段７０は、中間転写体４０
上に形成されたインク像を記録紙６０に転写するもので
あり、熱ローラ７１とプラテン７２とから構成される。

【００３３】前記接地電極５２は、中間転写体の送りロ
ーラを兼ねていて、前記シート状部材送りローラ３１の
周速度と同じ周速度になる回転速度で図示しない駆動モ
ータにより回転される。また、切り替え装置によりプラ
テン７２は記録紙６０を前記中間転写体４０に圧接する
圧接位置と、導体層４２から離脱した離脱位置との間を
任意に切り替え配置される。離脱位置に配置されたとき
に記録紙６０の装填を行い、圧接位置に配置されたとき
にインクの記録紙への再転写が行われるのである。な
お、接地電極と中間転写体送りローラを、それぞれ独立
に設けることも可能である。

【００３４】次に、上述のように構成される画像形成装
置１の動作について、図１を参照しながら以下に説明す
る。

【００３５】初めに、ヒータ２０に一定電圧を印加し一
定の熱量を発熱させることにより、熱溶融性インク１０
は、予備加熱位置において予備加熱され、定速で低速回
転している熱溶融性インク１０の被加熱部分から一定の
インク量が溶融し、シート状部材３０の空隙中に浸透し
ていく。この時、シート状部材３０は、一定速度で移動
されているため、前記溶融したインクは前記貫通孔２１
の全域からライン状にシート状部材３０に一定量熱転写
される。そして、前記シート状部材送りローラ３１が回
転することによりシート状部材３０は回転を行い、シー
ト状部材３０の全面にインクが均等に熱転写されてい
く。熱転写されたインクは、前記サーマルヘッド５０に
到達するまでに溶融温度以下に自然冷却されて固化して
いる。但しシート状部材３０に保持された熱溶融性イン
クの冷却は、インクが固化していれば十分であるので、
常温より高い温度にまで冷却するようにしてもよく、そ
の場合は記録手段５０でインク溶融温度まで高めるため
の予熱の作用を果たす。

【００３６】シート状部材３０のインクが固化した部分
が針状電極５１の位置に到達すると、複数の針状電極５
１に、駆動回路５３から電流が印加されて１ラインの熱
転写ドットパターンが中間転写体４０の導体層４２上に
形成される。つまり、針状電極５１から、中間転写体４
０の抵抗層４１、導体層４２、接地電極５２に電流が流
れる際に、電流密度の高い針状電極５１近傍の抵抗層４
１及び導体層４２が、Ｉ²Ｒの電流抵抗効果のためジュ
ール発熱することにより、シート状部材３０に転写され
固化されたインクは再び溶融温度以上に加熱溶融され中
間転写体４０に熱転写されるのである。こうして１ライ
ンの熱転写が行われるとシート状部材３０と中間転写体
４０は各々搬送されて次の１ラインの熱転写が行われ
る。

【００３７】このように中間転写体４０上に形成された
インク像が転写手段７０の位置に搬送されると、前記プ
ラテン７２が圧接位置に切り替え配置され、記録紙６０
が中間転写体４０に圧接されると共に回転され、中間転
写体４０上のインク像を形成するインクが熱ローラ７１
により再度加熱溶融されて記録紙６０上に転写され、所
望の画像が形成されることになる。

【００３８】この画像形成を継続すると、シート状部材
３０の前記記録手段５０により熱転写が行われた部分が
再び前記ヒータ２０との接触位置に戻るため、再び熱溶
融性インク１０からインクがそこに転写されることとな
る。つまり、サーマルヘッドにより転写されてインクが
消費されてもシート状部材３０にインクが補給されるた
め、熱溶融性インクが消尽するまで継続して画像形成が
可能となる。

【００３９】また、熱伝達効率の良い金属ベルトよりな
る導体層４２を直接加熱しているので、カーボンを分散
したポリイミドフィルムからなる抵抗層４１に過剰な熱
が加わらず、塑性変形を防止できる。

【００４０】なお、本発明を１実施形態により説明した
が、特許請求の範囲を逸脱しない限り、当業者が本実施
形態の画像形成装置を適宜変更して実施できることは言
うまでもない。

【００４１】例えば、中間転写体４０の導体層４２は、
アルミニウムを始めとして各種の金属や金属以外の導電
性の素材を用いることができる。また抵抗層４１におい
てもやはり同様にポリエステル樹脂、フッ素樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、トリアセチルセルロース樹脂、ナイ
ロン樹脂等の耐熱性の高い樹脂にチタンブラック、金
属、ＳｎＯ₂等を分散させた各種の素材が使用できる。

【００４２】針状電極５１も同様に各種金属などを使用
でき、その先端の耐摩耗性のコーティングもチタン等の
各種コーティングが可能である。

【００４３】さらに、針状電極５１の付勢手段には、コ
イルバネを始め板バネ等の各種バネや、さらには高い耐
熱性を有するシリコンゴムを使用してその弾性により付
勢することもできる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
請求項１に記載の画像形成装置は、熱溶融性インクを吸
収保持するインク保持手段と、前記インク保持手段の表
面に接触する中間転写体と、前記インク保持手段に保持
されたインクを選択的に加熱溶融して前記中間転写体上
に所望のインク像を形成する記録手段と、前記中間転写
体は、前記インク保持手段に接触する導体層と、前記記
録手段に接触する抵抗層とを有し、前記記録手段は、前
記抵抗層との接触面積が小さい複数の電極と、前記抵抗
層との接触面積が大きい電極とを有し、かつ、前記イン
ク保持手段は、繊維状に形成されたセラミックからなる
シート状部材で構成されることを特徴とするため、イン
ク保持手段がシート状であり、厚みが一定の中間転写体
を用いるため、少ない熱エネルギーで安定したインク画
像が形成できるとともに、接触面積の小さい電極の回り
に密集した電界が生じて中間転写体の導体層がジュール
熱により直接加熱するためエネルギー効率がよく、かつ
導体層を耐熱性のある金属等の材質とすることができる
ため、中間転写体の塑性変形を防止することができると
いう効果がある。

【００４５】また、請求項２記載の画像形成装置では、
請求項１記載の画像形成装置の効果に加え、前記インク
保持手段にインクを補充する手段として、固体状の熱溶
融性インクを加熱溶融する加熱溶融手段を備えることを
特徴とするため、インク補充をインクリボンなどの使い
捨てのものとせず、長時間装置にインク補充することな
く使用でき、かつインクのみを無駄無く使用できランニ
ングコストを低く押えることができるという効果があ
る。

【００４６】さらに、請求項３記載の画像形成装置で
は、請求項１または請求項２記載の画像形成装置の効果
に加え、前記抵抗層との接触面積が小さい複数の電極
が、前記抵抗層との接触部分が摩耗しないように耐摩耗
性の高いコーティング層を有することを特徴とするた
め、記録手段である電極の摩耗を防止でき、摩耗による
画像形成の位置のずれや、かすれ等を防止して、長時間
高品位の画像の形成が維持できるという効果がある。

【００４７】そして、請求項４記載の画像形成装置で
は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形
成装置の効果に加え、前記抵抗層との接触面積が小さい
複数の電極を、前記中間転写体方向に付勢する付勢手段
を有し、前記抵抗層との接触面積が小さい複数の電極が
摩耗した場合でも前記中間転写体に当接されることを特
徴とするため、記録手段である電極が摩耗した場合であ
っても、常に針状電極を適正な圧力で抵抗層に当接で
き、摩耗による画像形成の位置のずれや、かすれ等を防
止して、電極が摩耗していない場合と同様な高品位の画
像の形成を維持できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の概略説明図である。

【図２】従来技術を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 画像形成装置 １０ 熱溶融性インク ２０ ヒータ（加熱溶融手段） ３０ シート状部材（インク保持手段） ４０ 中間転写体 ４１ 抵抗層 ４２ 導体層 ５０ 記録手段 ５１ 針状電極（抵抗層との接触面積が小さい電極） ５２ 接地電極（抵抗層との接触面積が大きい電極） ５４ バネ（付勢手段） ５５ 先端部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱溶融性インクを吸収保持するインク保
   持手段と、 前記インク保持手段の表面に接触する中間転写体と、 前記インク保持手段に保持されたインクを選択的に加熱
   溶融して前記中間転写体上に所望のインク像を形成する
   記録手段と、 前記中間転写体は、前記インク保持手段に接触する導体
   層と、前記記録手段に接触する抵抗層とを有し、 前記記録手段は、前記抵抗層との接触面積が小さい複数
   の電極と、前記抵抗層との接触面積が大きい電極とを有
   し、 かつ、前記インク保持手段は、繊維状に形成されたセラ
   ミックからなるシート状部材で構成されることを特徴と
   する画像形成装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像形成装置におい
   て、 前記インク保持手段にインクを補充する手段として、固
   体状の熱溶融性インクを加熱溶融する加熱溶融手段を備
   えることを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の画像形
   成装置において、 前記抵抗層との接触面積が小さい複数の電極が、前記抵
   抗層との接触部分が摩耗しないように耐摩耗性の高いコ
   ーティング層を有することを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の画像形成装置において、 前記抵抗層との接触面積が小さい複数の電極を、前記中
   間転写体方向に付勢する付勢手段を有し、前記抵抗層と
   の接触面積が小さい複数の電極が摩耗した場合でも前記
   中間転写体に当接されることを特徴とする画像形成装
   置。