JPH09185228A

JPH09185228A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09185228A
Application number: JP34241795A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Uezono; 勉上薗
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】焦電効果による静電潜像形成を利用した画像
記録装置において、焦電体層を持つ潜像電荷保持媒体の
導電層の摩耗を防止し、画像劣化を防止する。【解決手段】焦電体層１ａと、その裏面に形成された
導電体層１ｂと、その導電体層１ｂをほぼ全面被覆する
高分子被覆層１ｃとから構成される潜像電荷保持媒体３
を有し、潜像電荷保持媒体３の焦電体層１ａ表面を画像
信号に応じて選択的に加熱するサーマルヘッド４と、焦
電体層１ａ表面の被加熱部分に生じた過剰電荷を除去す
る導電性フィルム５と、過剰電荷を除去された焦電体層
１ａの表面の被加熱部分にその温度下降により生じた潜
像１７を現像する現像器７と、現像された画像を記録紙
１１に転写させる転写ローラ１２と、定着器１５とを備
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンター、ファ
ックス、複写機等に適用される画像記録装置に用いられ
る画像形成装置に関し、特に、焦電効果を利用して形成
した静電潜像を帯電せしめた着色媒体により現像し、こ
れを記録媒体に転写させることにより画像形成を行う画
像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】焦電性材料は、加熱により材料表面に電
荷を発生させる性質をもっており、こうした特性を画像
記録に応用しようとする提案がこれまでに幾つか開示さ
れている。すなわち、焦電性材料を画像情報に応じて選
択的に加熱することにより焦電性材料上に静電潜像を形
成し、これを帯電させた着色媒体で現像化することによ
って画像記録を行おうとするものである。

【０００３】初めて焦電性材料を利用した画像記録装置
が開示されたのは、米国のバークマン（Ｂｅｒｇｍａ
ｎ）らによるものである。彼らは、米国特許第３，８２
４，０９８号およびアプライド・フィジックス・レター
ズ（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒ
ｓ）、Ｖｏｌ．２１（１０）、１９７２年、４９７−４
９９頁において、焦電性材料にポリフッ化ビニリデン
（ＰＶＤＦ）を使用した複写装置を提案している。この
装置では、光源より照射されたランプ光を原稿を透過さ
せ、焦電体層と導電体層を積層した板に照射して画像パ
ターンに応じた加熱を行う。焦電体層表面には焦電効果
により潜像電荷が発生し、これを帯電させた着色粒子
（トナー）によって現像することによりトナー画像が得
られる。得られたトナー画像は記録紙等に転写されるこ
とにより原稿の複写が得られる。

【０００４】その後、焦電性材料の加熱方法として様々
な方式を用いたものが開示されている。例えば、加熱手
段にサーマルヘッド（熱素子アレイ）を用いる方式が山
崎ら（特開昭５６−１５８３５０号公報）、松下（特開
昭５７−７０６７７号公報）、酒井ら特開昭６０−１０
４９６５号公報、およびスネリング（Ｓｎｅｌｌｉｎ
ｇ）（特開平５−１３４５０６号公報、米国特許第５，
１８５，６１９号公報）などによって開示されている。
また、レーザ光を用いた加熱方式が、山崎ら（前出公
報）、奥山ら（特開平１−１６１３７０号公報）等にお
いて開示されている。

【０００５】スネリングの提案した装置をもとに、図４
を参照しながら、加熱手段に熱素子アレイを用いた従来
の画像記録装置の基本構成を説明する。潜像が形成され
る潜像電荷保持媒体４３は、焦電体層４４および導電体
層４５の２層から成る。潜像電荷保持媒体４３の加熱
は、コントローラ４８によって制御された熱素子アレイ
からなる加熱針４６によって行われる。なお、潜像電荷
保持媒体４３が冷却された後に大きな潜像電荷密度を得
るためには、加熱時において焦電体層４４表面に発生し
た電荷を中和することが重要である（潜像の形成過程に
ついては、実施例の中で詳しく解説する）。そのためス
ネリングは、加熱針４６の表面に接地された導電体層４
７を設けることによって、加熱時に発生する電荷を導電
体層４７を通して中和する方法を用いている。潜像電荷
保持媒体４３が冷却されると、焦電体層４４表面には潜
像４９が形成される。形成された潜像４９は、現像装置
５０によってトナー現像され、次いで、転写手段５３に
よって記録媒体５２に転写され、記録紙５２上に画像が
形成される。転写されたトナーは、定着器（図示せず）
によって紙面上に定着される。

【０００６】しかし、上述のスネリングの方式では、加
熱手段の表面に導電体層４７を形成する必要があり、高
密度に配列されたアレイ状の加熱素子を実現することが
困難である。

【０００７】以上の様な問題点を解決する手段として、
我々は先に特願平６−１０８８４８号の様な方式を提案
している。この方式では、加熱手段と焦電体層表面の間
に導電性フィルムが挿入されている。画像信号に応じて
焦電体層表面が加熱されると、その部分の浮遊電荷が導
電性フィルムにより中和あるいはリークされて、冷却後
その部分に潜像電荷が現れるというものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上述べてきた従来の
いずれの方式においても、焦電効果を利用した潜像電荷
保持媒体は、前述の様に焦電体層と導電体層の２層のみ
から構成されていた。そこでは、潜像電荷保持媒体をベ
ルトなどの可とう性のある部材として利用する為には、
焦電体層はＰＶＤＦなどの高分子フィルムが望ましく、
導電体層はアルミニウムなどの蒸着膜が好ましいとされ
ている。しかしながら、この様なベルト状構造の潜像電
荷保持媒体を駆動ローラ類で回転させると、駆動ローラ
に直接接しているのは潜像電荷保持媒体の内面層である
導電体層となる。しかし、この導電体層として用いられ
ているアルミニウムなどの蒸着膜あるいはメッキ層はベ
ルトの駆動に伴い磨耗してゆき、駆動ローラ表面へアル
ミニウムが移着してしまい、導電体層としての機能が果
たせなくなり、連続記録すると画像が劣化してしまうと
いう問題があった。

【０００９】本発明の課題は、潜像電荷保持媒体の焦電
体層の焦電効果による静電潜像形成を利用した画像形成
装置において、前記焦電体層の裏面に形成された導電体
層の摩耗を防止し、画像劣化を防止することができる画
像形成装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、焦電体
層と、この焦電体層の裏面上に設けられた接地用の導電
体層とを有する潜像電荷保持媒体と；前記焦電体層の表
面を画像信号に応じて選択的に加熱し、前記焦電体層の
表面の被加熱部分に焦電効果によって過剰電荷を発生さ
せる加熱手段と；前記焦電体層の表面の被加熱部分に接
触もしくは近接するように設けられ、前記焦電体層の表
面の被加熱部分から前記過剰電荷を除去する過剰電荷除
去用導電性部材と；前記過剰電荷を除去された前記焦電
体層の表面の被加熱部分にその温度下降により形成され
た静電潜像を帯電着色媒体によって現像化する現像手段
と；を備える画像形成装置であって、前記潜像電荷保持
媒体は、更に、前記導電体層上の所定部を覆うように設
けられた高分子材料からなる高分子被覆層を有すること
を特徴とする画像形成装置が得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明を説明
する。

【００１２】図１は、本発明の一実施例による画像形成
装置を備えた画像記録装置を示した図である。この画像
記録装置は、焦電体層１ａを有する潜像電荷保持媒体３
と、この潜像電荷保持媒体３を画像信号に応じて選択的
に加熱する為の加熱手段としてのサーマルヘッド４と、
潜像電荷保持媒体３の焦電体層１表面に接触もしくは近
接して、サーマルヘッド４により加熱されて焦電効果に
よって発生する潜像電荷保持媒体３上の電荷を中和する
無端状の導電性フィルム５と、潜像電荷保持媒体３上に
形成された潜像（静電潜像）１７を帯電着色媒体によっ
て現像化する現像器７と、現像された画像を記録紙１１
に転写させる転写ローラ１２と、記録紙１１に転写され
た画像を定着する定着器１５とから構成される。無端状
の導電性フィルム５は、そのの内面がローラ２１に接触
した状態で回転される。導電性フィルム５は、（導電）
ローラ２１に接触することにより接地されることにな
る。

【００１３】潜像電荷保持媒体３は、図２に示す様に、
焦電体層１ａ（厚さ約２０〜１５０μｍ）と導電体層１
ｂ（厚さ２０μｍ以下）、高分子被覆層１ｃ（厚さ５０
０μｍ以下）から構成される無端状のベルトである。こ
の実施例では焦電層１ａはＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリ
デン）、導電体層１ｂはアルミニウムの蒸着層、高分子
被覆層１ｃは粘着層を持った高分子フィルムである商品
名フィルムルックス（フィルムルックス（株）製）を用
いている。導電体層１ｂは常に接地電位に保っている。
高分子被覆層１ｃとしては他に、ポリエステルテープ
（例えば住友３Ｍ社製＃９３９１など）、ポリウレタン
フィルムテープ（例えば住友３Ｍ社製ＳＪ−８６７１な
ど）、ビニールテープ（例えば住友３Ｍ社製＃４７１な
ど）など種々の高分子フィルムに粘着層を設けたものを
貼り付けたり、あるいはＰＣ（ポリカーボネイト）、ナ
イロンなど高分子材料の塗工液を塗工・乾燥して薄層化
して用いることも可能である。

【００１４】次に、無端状潜像電荷保持媒体の形成方法
を説明する。図３に示す様に、Ａサイズ画像記録できる
様に幅２３０ｍｍ、長さ３２０ｍｍ程度の前述の厚みの
焦電性ＰＶＤＦフィルムに、アルミニウムなどの金属蒸
着あるいはメッキ、導電性カーボンブラック分散液塗工
などで導電層１ｂを設け、その導電層１ｂを保護するよ
うに前述のフィルムルックスなどの高分子被覆層１ｃを
その粘着層によってほぼ全面に貼り付ける。但し、幅方
向の両端はそれぞれ幅１０ｍｍ程度あけておき、その空
けた部分に７５μｍ厚み程度、幅８ｍｍ程度の銅箔テー
プなどの導電性テープ２を貼り付ける。この導電性テー
プ２が導電ローラ２０（図１参照）に接触することによ
り導電体層１ｂが接地されることになる。また長さ方向
の両端も幅５ｍｍ程度づつあけておき、端面を突き合せ
ながら、超音波溶着し無端状の潜像電荷保持媒体を得
た。

【００１５】このように、焦電体層１ａとして、可とう
性の帯状高分子フィルムを選択し、この帯状高分子フィ
ルムの両端を、該帯状高分子フィルムが外周面を成し高
分子被覆層１ｃが内周面を成すように、超音波溶着で繋
ぎ合わせることにより、潜像電荷保持媒体３を無端状と
する。

【００１６】図１に戻って、本実施例で使用したサーマ
ルヘッド４は熱転写記録用として一般に用いられている
ライン型サーマルヘッドであり、ジュール熱により発熱
する微小発熱素子が、約８３μｍピッチ（３００ｄｏｔ
／ｉｎｃｈ）で潜像電荷保持媒体３の幅方向に一列に並
んだ構造をしている。これらの発熱素子をコントローラ
１６により画像信号に応じて選択的に発熱させ、潜像電
荷保持媒体３を加熱する。潜像電荷保持媒体３の加熱
は、サーマルヘッド４とプラテンローラ６との間に潜像
電荷保持媒体３及び導電性フィルム５を挟み込んだ状態
で行う。尚、サーマルヘッド４は、この実施例で用いて
いるようなライン型サーマルヘッドに限らず、シリアル
型サーマルヘッドを使用することも可能である。

【００１７】潜像電荷保持媒体３の焦電体層１ａは内部
分子の自発分極により表面に分極電荷を有しているが、
初期状態においてこの表面電荷は全て中和された状態と
なっている。すなわち、空気中に存在する浮遊電荷や、
導電性ブラシ（図示せず）等の中和手段から供給された
電荷が焦電体層１ａ表面に付着し、電気的に中和状態と
なっている。ここでは仮に、焦電体の自発分極により焦
電体層１ａ表面に発生する分極電荷を正極性とし、この
正電荷量と等しい負極性の電荷が焦電体層１ａ表面に付
着して中和状態となっている状態を初期状態と想定して
説明する。

【００１８】潜像電荷保持媒体３が加熱されると、焦電
体層１ａ内の分子配向状態が変化し、焦電体層１ａ表面
に発生する分極電荷の量が減少する。そのため、表面に
付着していた負電荷の量が過剰となり、結果的に集電体
層１ａ表面は負極性に帯電することになる。しかし焦電
体層１ａ表面には接地された導電性フィルム５が接触あ
るいは近接されているため、焦電体層１ａ表面に生じた
過剰電荷（負電荷）は、すぐに導電性フィルム５を通じ
て除去される。これにより焦電体層１ａ表面は再び中和
状態となる。

【００１９】加熱が終了し、潜像電荷保持媒体３が初期
温度に冷却されると、焦電体層１ａ内部の分極状態も初
期状態に戻り、焦電体の自発分極により焦電体層１ａ表
面に正電荷の分極電荷が発生する。このとき焦電体層１
ａ表面は既に導電性フィルム５から分離されているた
め、焦電体層１ａ表面の負電荷は不足状態となり、見か
け上、焦電体層１ａ表面は正極性に帯電することにな
る。つまり、潜像電荷保持媒体３の加熱を施された部分
（被加熱部分）には、冷却後に正極性の潜像（静電潜
像）１７が形成されることになる。

【００２０】こうして形成された潜像１７は、空気中に
存在する浮遊電荷が付着することにより徐々に消失され
ていくが、こうした現象は一般に時間がかかり、通常は
数時間〜数十時間程度保持される。

【００２１】潜像電荷保持媒体３上に形成された潜像１
７は、現像器７を用いて現像した。本実施例では、現像
方法に二成分磁気ブラシ現像を用いた。すなわち、絶縁
性および非磁性の着色粒子（トナー１８）を磁性キャリ
ア粒子と混合し、両者の摩擦によりトナーを帯電させ、
キャリア表面に付着させた状態の現像剤８を、マグネッ
トローラ９を内包したスリーブ１０上に保持し、潜像電
荷保持媒体３と接触させることにより、潜像電荷保持媒
体３上の電荷分布に応じて選択的にトナー１８を付着さ
せ、潜像の現像化を行った。

【００２２】現像を終えた潜像電荷保持媒体３は、記録
媒体である記録紙１１と重ね合わせ、電圧を印加した転
写ローラ１２を記録紙１１背面より押し当てることによ
り、トナー１８を記録紙１１表面に静電転写した。本実
施例では、導電性ゴムローラに約＋１ｋＶの電圧を印加
して、トナー１８の静電転写を行った。

【００２３】トナー１８を転写された記録紙１１を、ヒ
ートローラ１３と圧力ローラ１４からなる定着器１５を
通すことにより、記録紙１１表面のトナー１８を一旦溶
融状態とすることにより記録紙１１への定着を行い、記
録画像１９とした。

【００２４】なお、潜像の現像方法、現像剤の種類、記
録媒体への転写方法、および記録媒体への定着方法など
については、本実施例で用いた方式に限定されるもので
はなく、従来の電子写真記録で用いられるような他の方
式を用いても同様の効果を得ることが可能である。

【００２５】トナー１８を記録紙１１に転写した後、潜
像電荷保持媒体３は再び潜像形成部（サーマルヘッド
部）に搬送され、次の潜像形成が実行される。これに先
立ち、潜像電荷保持媒体３上に未転写トナーが残存する
場合には、必要に応じてクリーナー（図示せず）を用い
た除去が行われる。

【００２６】また、トナーを転写した後の潜像電荷保持
媒体３には、潜像電荷が残存している場合がある。この
場合には、必要に応じて接地した導電性ブラシ（図示せ
ず）等を焦電体層１ａ表面に接触させることにより、簡
単に焦電体層１ａ表面の潜像電荷の中和を行い、潜像電
荷保持媒体３を初期状態に戻すことができる。

【００２７】上記のような装置構成のもとで連続記録実
験を実行した結果、潜像電荷保持媒体３の導電体層１ｂ
は高分子被覆層１ｃで保護されている為、駆動用ローラ
類に直接接触することがなく、従って従来の２層構造潜
像電荷保持媒体使用時に見られた導電体層が磨耗・移着
する現象が全く発生しなかった。その結果画像劣化も認
められなかった。

【００２８】比較例として、潜像電荷保持媒体として、
前述のＰＶＤＦフィルムを焦電体層１ａとしてそれに、
厚み８０μｍの銅箔テープあるいは９０μｍ厚みのアル
ミ箔テープを全面に貼り付けたものを使用した。連続印
字実験をした結果、これら金属箔テープを使用した場合
には、金属箔のわずかな剛性の為に、金属箔全面にしわ
が発生し好ましくないことがわかる。

【００２９】以上、実施例をもって本発明を詳細に説明
したが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるもの
ではない。例えば、上記の実施例において、記録媒体は
全て紙としたが、その他様々な記録媒体に対して本発明
が有効であることは明白である。また、記録媒体に対す
る着色媒体の転写および定着は必ずしも必要でなく、一
時的に記録媒体上に着色媒体を保持することにより、表
示板等、一時的に情報表示する機器の応用も可能であ
る。

【００３０】また、上記の実施例において、着色媒体は
全て着色粒子（粉体トナー）としたが、液体トナー、液
状インクなど、他の形態の着色媒体を使用してもよい。

【００３１】また、潜像電荷保持媒体の高分子被覆層
は、前述の例に限るものではなく、可とう性を示し、導
電体層を被覆し導電体層の磨耗を防止できる高分子薄層
を形成できる高分子材料であれば良い。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、連続記録を行っても、
焦電体層裏面に金属蒸着などによって形成された導電体
層が磨耗・移着する現象がなくなり、画像劣化を防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による画像形成装置を備えた
画像記録装置の構成図である。

【図２】図１の画像記録装置で用いられる潜像電荷保持
媒体の断面図である。

【図３】図１の画像記録装置で用いられる潜像電荷保持
媒体の斜視図である。

【図４】従来の画像記録装置の構成図である。

【符号の説明】

１ａ焦電体層１ｂ導電体層１ｃ高分子被覆層２導電性テープ３潜像電荷保持媒体４サーマルヘッド５導電性フィルム７現像器８現像剤１１記録紙１２転写ローラ１５定着器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焦電体層と、この焦電体層の裏面上に設
けられた接地用の導電体層とを有する潜像電荷保持媒体
と；前記焦電体層の表面を画像信号に応じて選択的に加
熱し、前記焦電体層の表面の被加熱部分に焦電効果によ
って過剰電荷を発生させる加熱手段と；前記焦電体層の
表面の被加熱部分に接触もしくは近接するように設けら
れ、前記焦電体層の表面の被加熱部分から前記過剰電荷
を除去する過剰電荷除去用導電性部材と；前記過剰電荷
を除去された前記焦電体層の表面の被加熱部分にその温
度下降により形成された静電潜像を帯電着色媒体によっ
て現像化する現像手段と；を備える画像形成装置であっ
て、前記潜像電荷保持媒体は、更に、前記導電体層上の
所定部を覆うように設けられた高分子材料からなる高分
子被覆層を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記高分子被覆層は、粘着層を持った高
分子フィルムを有し、この高分子フィルムは、前記粘着
層を前記導電体層上の所定部に接着させることにより前
記導電体層上の所定部に貼り付けられていることを特徴
とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記導電体層は、前記焦電体層の裏面に
形成された金属薄膜からなり、前記高分子被覆層は、粘
着層を持った高分子フィルムを有し、この高分子フィル
ムは、前記粘着層を前記金属薄膜からなる前記導電体層
上の所定部に接着させることにより、前記金属薄膜から
なる前記導電体層上の所定部に貼り付けられていること
を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】前記焦電体層がポリフッ化ビニリデンよ
りなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
の画像形成装置。
【請求項５】前記潜像電荷保持媒体は、前記焦電体層
として、可とう性の帯状高分子フィルムを有し、この帯
状高分子フィルムの両端を、該帯状高分子フィルムが外
周面を成し前記高分子被覆層が内周面を成すように、超
音波溶着で繋ぎ合わせることにより、前記潜像電荷保持
媒体を無端状としたことを特徴とする請求項１〜４のい
ずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】請求項５に記載の画像形成装置におい
て、前記無端状とした潜像電荷保持媒体の内周面の両縁
部に、前記導電体層が前記高分子被覆層によって覆われ
ずに露出面として露出しており、前記無端状とした潜像
電荷保持媒体の内周面の両縁部に存在する前記導電体層
の前記露出面にそれぞれ貼り付けられた導電性テープを
更に有し、この導電性テープを介して前記導電体層を接
地することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】前記過剰電荷除去用導電性部材は、前記加
熱手段と前記焦電体層の表面の被加熱部分との間に介在
することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の
画像形成装置。