JPH091931A - 画像形成装置及びこれに用いることが可能な用紙 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単な構成でトナーの投錨性が優れた画像形成
装置及びこれに用いることが可能な用紙を提供する。 【構成】画像形成装置は主走査方向に複数の発熱体を有
する発熱ヘッド７とプラテン８とを対向配置して画像印
字部Ｄを形成し、トナー１１を担持するフィルム９と用
紙Ｐとを重ねて画像印字部Ｄへ搬送し、発熱体を選択通
電してフィルム９上のトナー１１を溶融させて用紙Ｐに
選択転写しドット画像を形成する。用紙Ｐはトナー付着
面を形成する熱収縮層Ｐｌと基材Ｐ２とで構成され、画
像記録部Ｄにおいてサーマルヘッド７の発熱体７−１に
よりトナー担持フィルム９から溶融トナー１１ａを転写
されると、熱収縮層Ｐｌが熱収縮を起こし不規則な内面
を有する凹部Ｐ１−１を形成してここに溶融トナー１１
ａを吸入する。この吸入により溶融トナー１１ａは自動
的に凹部Ｐ１−１に進入し固結して凹部Ｐ１−１の不規
則な面と系合して絡み合い、これにより極めて強固な投
錨性を発現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトナーを熱転写方式によ
り用紙に転写し、画像を形成する画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】今日、ホストコンピュータ等のホスト機
器から出力される印字情報に従って用紙に印字を行う画
像形成装置として、電子写真方式や熱転写方式を採用し
たプリンタ装置が知られている。

【０００３】例えば、電子写真方式を用いたプリンタ装
置は、感光ドラムの周りに帯電器、露光ヘッド、現像
器、転写器等を配設し、帯電器により予め所定電荷を保
持した感光ドラムに対して露光ヘッドで印字情報に従っ
た光書き込みを行い、感光ドラムに静電潜像を形成す
る。この静電潜像は、トナーが収納された現像器により
顕像化（トナー像化）され、転写器で用紙に転写され
る。転写された用紙はトナー像を定着器で熱定着され、
機外へ排出される。しかし、この電子写真方式のプリン
タ装置は、高価な感光ドラムを使用しなければならず、
したがって装置のコストアップの原因となる。また、定
着器も必要である為、装置が大型化するという欠点を有
している。

【０００４】また、熱転写方式のプリンタ装置は、印字
情報に従って発熱するサーマルヘッドと用紙間に、イン
クが塗布されたインクリボンを介装し、印字情報に従っ
てサーマルヘッドを選択的に発熱し、インクリボン上の
インクを溶かし、対応する位置の用紙に印字を行うもの
が実用化されている。この熱転写方式のプリンタ装置
は、高価な感光ドラムを使用せず、また、定着器も不用
である為、低廉であり且つ装置を小型化できるという利
点を有している。しかし、一度使用したインクリボンは
再利用することができず使い捨てとなるため、ランニン
グコストが嵩むという問題がある。一般に、文書の印字
面積率は５％程度であり、したがって、使用後にフィル
ム上に塗布されたインクの未印字の残留部分は全体の９
５％にもなる。これがそのまま捨てられることになるか
ら、結果的には、この方式の場合も経済性が良いとは言
えず、かえって使用コストが高価なものになるという欠
点を有していた。

【０００５】これに、対して、同様に熱転写方式のプリ
ンタ装置ではあるが、インクの供給方式の異なるものが
知られている。例えば、特開６１−１６９２８２には、
リサイクルの可能なエンドレスのフィルムにトナーを塗
布し、そのトナーを熱転写ヘッドにより印字データに則
って選択溶融し、この溶融トナーを用紙に転写して画像
形成するトナー溶融転写技術が開示されている。この方
式は、トナーを担持するフィルムはエンドレスの循環方
式であるので、半永久的に使用ができ、また未溶融のト
ナーは、トナー塗布装置に回収されるので、極めて無駄
が無い。したがって、上述のインクリボン使い捨ての熱
転写方式に較べると、消耗品が少ないという点で勝れて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このト
ナー溶融転写方式では、元来トナーの溶融温度が１５０
℃乃至１６０℃であって使い捨てインクリボンの熱転写
インクの溶融温度である８０℃前後よりも融点が高いた
め、このトナーの用紙に対する接着力及び投錨力を発揮
させるためには、トナーを充分に溶融させて、用紙表面
に形成されている微細な繊維構造面への浸透性を高めて
やらなければならないから、印字ヘッドの発熱エネルギ
ーを極めて高くしなければならない。このようにトナー
に投錨力を期待して印字ヘッドの発熱エネルギーを高く
すると、印字ヘッドが万一空印字（印字ヘッドにフィル
ムが接触しない状態での印字ヘッドヘの通電）を行った
場合、熱の伝播先がないため印字ヘッドが過熱して焼き
切れ、破損してしまう虞がある。したがって、接着力を
主眼とし、発熱エネルギーをやや抑えて用いると、転写
されたトナーが未定着状態になることがしばしば発生す
ると予想され、これでは印字画像が剥離して、印字不良
が発生するという虞れが多分にある。

【０００７】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
簡単な構成を備えトナーの投錨性が優れた画像形成装置
及びこれに用いることが可能な用紙を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、主走査方
向に複数の発熱体を有する発熱ヘッドとプラテンとを対
向配置し、トナーを表面に担持するトナー担持手段と用
紙とを重ねて上記発熱ヘッドと上記プラテンとの対向部
に搬送させ、上記発熱体を選択通電することにより、上
記トナー担持手段上のトナーを溶融させ、用紙に選択転
写してドット画像を形成する画像形成装置に適用され
る。

【０００９】この第１の発明の画像形成装置は、少なく
とも画像形成側の表面を熱収縮性部材により形成される
用紙を備え、該用紙の上記熱収縮性部材面に上記溶融ト
ナーの選択転写を行うように構成される。上記熱収縮性
部材面は、例えば請求項２記載のように、上記溶融トナ
ーの選択転写により該転写部が上記溶融トナーの熱によ
り熱収縮して凹部を形成し該凹部に上記溶融トナーを進
入させ固結させて投錨させることにより上記転写トナー
の上記用紙への定着を助長するように構成される。

【００１０】次に第２の発明の用紙は、少なくとも一方
の面を熱収縮性部材により形成され、適宜な手段により
上記被覆面に溶融トナーの転写を受けたとき、該転写部
が上記溶融トナーの熱により熱収縮して凹部を形成し該
凹部に上記溶融トナーを進入させ固結させて投錨させる
ことにより上記転写トナーの上記転写面への定着を助長
することが可能に構成される。上記適宜な手段は、例え
ば請求項４記載のように、画像形成装置であってもよ
い。

【００１１】

【作用】第１の発明は、画像形成側表面を熱収縮性部材
により被覆して形成される用紙の熱収縮性部材面に溶融
トナーの選択転写を行う。これにより熱収縮性部材面が
上記溶融トナーの選択転写により該転写部が溶融トナー
の熱により熱収縮して凹部を形成し該凹部に溶融トナー
を進入させ固結させて投錨させることにより転写トナー
の用紙への定着を助長する。

【００１２】第２の発明の用紙は、少なくとも一方の面
を熱収縮性部材により被覆され、適宜な手段により被覆
面に溶融トナーの転写を受けたとき、該転写部が溶融ト
ナーの熱により熱収縮して凹部を形成し該凹部に溶融ト
ナーを進入させ固結させて投錨させることにより転写ト
ナーの転写面への定着を助長する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は、一実施例の画像形成装置の
模式的断面図である。

【００１４】同図において、画像形成装置１は、本体装
置の略中央に配設された記録部２、この記録部２の用紙
搬送方向上流（図の左側）に配設された給紙コロ３、搬
送ロール対４、及び搬送ガイド板５を備えている。ま
た、記録部２の用紙搬送方向下流（図の右側）には、用
紙搬送ベルト６を備えている。

【００１５】上記の給紙コロ３の下方には用紙Ｐを積載
した給紙カセット１２が着脱自在に装着されている。用
紙搬送ベルト６の下流には、画像形成装置１側面に排出
口１３が形成され、この排出口１３から外側に排紙トレ
ー１４が配設されている。

【００１６】上記の給紙コロ３は、半月状コロで構成さ
れており、図の矢印Ａで示す反時計回り方向への１回転
で給紙カセット１２内の用紙Ｐを１枚毎に取り出して、
その用紙Ｐを搬送ローラ対４に給送する。

【００１７】搬送ロール対４は、不図示の駆動機構によ
り回転駆動される搬送ロールと、この搬送ロールに従動
する搬送コロとで構成され、所定のタイミングで図の矢
印方向に夫々回転し、搬送ガイド板５を介して用紙Ｐを
記録部２へ搬送する。

【００１８】搬送ベルト６は、エアーサクション方式の
搬送ベルトであり、記録部２でトナー画像を転写された
用紙Ｐを、転写されたトナー画像に影響を与えないよう
に上から吸着・保持して、排出口１３を介して排紙トレ
イ１４に排出する。

【００１９】上記の用紙Ｐにトナー画像を転写する記録
部２は、サーマルヘッド７、プラテンローラ８、トナー
担持フィルム９、及びトナー容器１０で構成されてお
り、トナー容器１０にはトナー１１が収納されている。

【００２０】記録部２のサーマルヘッド７は、多数個の
発熱体を内蔵し、個々の発熱体は図の紙面垂直方向に一
列に配設されている。例えば、本実施例の画像形成装置
１が、印字密度２４０ｄｐｉ（ドット／インチ）であ
り、Ａ４サイズの用紙を縦方向に用いて印字可能な装置
の場合であれば、サーマルヘッド７には約２０００個の
発熱体が配設されている。また、例えば印字密度が３０
０ｄｐｉの場合、サーマルヘッド２には約２５００個の
発熱体が配設されている。これらの個々の発熱体にはホ
スト機器から出力される印字情報に従ったパルス電圧が
印加され、個々の発熱体は選択的に発熱制御される。

【００２１】プラテンローラ８は、筒状部材で構成さ
れ、サーマルヘッド７先端の上記発熱体配設部に対向し
て配置され、図の矢印Ｂで示す反時計回り方向に回転可
能に構成されている。

【００２２】トナー担持フィルム９は、二層構造のフィ
ルムからなり、エンドレスのベルト状に構成されてい
る。このトナー担持フィルム９は、エンドレスの輪の下
方をトナー容器１０内のトナー１１中に浸漬して、フィ
ルム搬送ロール１５ａと１５ｂにより駆動され、上述の
サーマルヘッド７の先端（発熱体の配設部）に摺接しな
がら、図の矢印Ｃで示す時計回り方向に回転する。

【００２３】トナー容器１０内に収納されるトナー１１
は、非磁性のトナーであり、上述のトナー担持フィルム
９がトナー容器１０内を回転移動する間にトナー担持フ
ィルム９に吸着し、トナー担持フィルム９の上記回転に
伴なわれてサーマルヘッド７との上述の摺接部まで移動
する。

【００２４】前述の用紙Ｐは、上記トナー担持フィルム
９と重ねられ、プラテンロール８とサーマルヘッド７と
の対向部に形成されている画像記録部Ｄを搬送方向へと
移動する。用紙Ｐは、この移動の間に後述するようにト
ナー画像が転写される。この用紙Ｐは、トナー記録側の
表面に熱収縮層を形成されており、この熱収縮層につい
ては、詳しくは後述する。

【００２５】次に、図２(a) に、本実施例におけるトナ
ー担持フィルム９を示し、同図(b)に通常のトナー担持
フィルムを示す。同図(a) に示すように、本実施例のお
けるトナー担持フィルム９は、二層構造のベース（裏面
層）はポリイミドなどの耐熱性のある材料からなるベー
スフィルム９ａから成り、その表面にシリコンゴム等の
弾性層９ｂを形成された構成である。

【００２６】このトナー担持フィルム９は、トナー容器
１０内を回転することにより、弾性層９ｂが、その可撓
性及び柔軟性のゆえに、同図(a) に示す如く、トナー１
１を包み込むような形でトナー１１と接触する。そのた
めトナー１１は弾性層９ｂとの摩擦による静電的力のみ
ならず、固体表面同士の付着現象の要素であるファンデ
ルワールス（Vandel Waals）の力を受け、このためトナ
ー１１はトナー担持フィルム９表面に付着保持される。

【００２７】もし、トナー担持フィルム９が、同図(b)
に示すように、ポリイミドなどの耐熱性フィルム９ａの
みからなり、したがって上述した可撓性及び柔軟性がな
い場合は、トナー１１は、同図(b) に示すように、トナ
ー担持フィルム９ａの表面と点接触状態になり十分な付
着力を得ることができない。つまり、前述したトナー担
持フィルムから用紙へ画像転写する印字工程を満足させ
るようなトナー保持力を得ることができない。トナー担
持フィルム９を上記のように二層構造とし、表層を弾性
層９ｂとすることによって、初めて前述の印字工程を満
足させるようなトナー保持力をトナー担持フィルム９に
付与することが出来る。

【００２８】以上の構成の画像形成装置１において、そ
の動作を以下に説明する。先ず、本実施例の画像形成装
置１への電源投入後、初期設定処理を行い、印字スター
トが指示されると、フィルム搬送ロール１５ａ及び１５
ｂが回転し、トナー担持フィルム９が図の矢印Ｃで示す
時計回り方向に回転する。このとき、トナー容器１０に
収納されたトナー１１がトナー担持フィルム９に上述し
た付着力により吸着する。このようにしてトナー１１が
吸着したトナー担持フィルム９は、トナー１１が付着し
た面を上に向けて画像記録部Ｄに回転搬送される。一
方、上述の印字スタートの指示により、給紙カセット１
２から用紙Ｐが搬入され、搬送ロール対４の回転により
画像記録部Ｄに送られる。

【００２９】図３は、このときの画像記録部Ｄ近傍の状
態を示す図である。同図に示すように、このとき、画像
記録部Ｄには、サーマルヘッド７とプラテンローラ８間
に、用紙Ｐとトナー担持フィルム９とがトナー付着面を
用紙面に付けて重なった状態で挟持される。サーマルヘ
ッド７とプラテンロール８とは、トナー担持フィルム９
とトナー１１と用紙Ｐとが圧接するような位置に配置さ
れている。この状態で、プラテンローラ８は図の矢印Ｅ
で示す反時計回り方向に回転し、トナー担持フィルム９
は図の矢印Ｆ１及びＦ２で示す左斜め下方向から右斜め
下方向に移動し、そして、用紙Ｐは図の矢印Ｇで示す右
方向に移動する。

【００３０】この状態で、ホスト機器から出力される印
字情報に従ってサーマルヘッド７の発熱体が発熱する
と、トナー担持フィルム９に吸着していたトナー１１が
溶けて用紙Ｐに付着する、つまり転写される。このよう
にして印字情報に従って発熱した発熱体の位置に対応し
てトナー１１が用紙Ｐに転写され、これによって印字情
報に従ったドット画像（トナー画像）が用紙Ｐに形成さ
れる。そして、トナー画像が形成された用紙Ｐは、前述
のようにエアーサクション方式の搬送ベルト６によって
排紙トレイ１４上に排出される。

【００３１】尚、溶融したトナー１１が用紙Ｐに付着
し、トナー担持フィルム９側に付着しないのは、元来ト
ナー担持フィルム９とトナー１１との静電吸着力が弱
く、また、溶融したトナー１１はその粘性により用紙Ｐ
に付着し易くなるからである。

【００３２】ここで、図４(a),(b) に、上述した画像記
録部Ｄ（図３の丸印Ｈで示す部分）の拡大槻念図を示
し、これにより本発明の記録原理を説明する。上述した
用紙Ｐが画像記録部Ｄに達すると、同図(b) に示すよう
に、プラテンロール８、用紙Ｐ、トナー１１、弾性層９
ｂ、ベースフィルム９ａ、サーマルヘッド７中の発熱体
７−１の順序で配置される。画像情報における非印字の
部分では、サーマルヘッド７中の発熱体７−１には電圧
が印加されていないので、トナー１１は溶融せず、した
がって弾性層９ｂに保持されままであり、用紙Ｐには移
行しない。同図(b) は、この非印字の状態を示してい
る。

【００３３】そして、画像情報における印字の部分で発
熱体７−１に電圧が印加されると、発熱体７−１が発熱
してトナー担持フィルム９（９ａ及び９ｂ）が加熱され
る。この加熱により弾性層９ｂの表面温度がトナー１１
のガラス転移点（例えば１５０℃）以上に達すると弾性
層９ｂ上のトナー１１は変形を開始し、更に弾性層９ｂ
の表面温度が発熱体９−１からの加熱により上昇すると
弾性層９ｂ上のトナー１１は溶融して溶融トナー１１ａ
となり、この溶融による粘着性によって、同図(a) に示
すように、用紙Ｐへ付着して弾性層９ｂから離脱する。
そして、用紙Ｐ表面の微細な繊維面へ浸透付着する。用
紙Ｐへ移行したトナー１１ａは、用紙Ｐの移動により用
紙Ｐと共に画像記録部Ｄから用紙搬送ベルト６方向へ移
行してトナー担持フィルム９上の未溶融のトナー層から
分離される。このように、用紙Ｐへの記録を完了する。

【００３４】トナー担持フィルム９は、回転により再び
トナー容器１０へ戻り、トナー担持フィルム９の弾性層
９ｂ上にトナー１１を再び均−に付着させて画像記録部
分Ｄへ搬送され、上記の動作を繰り返す。

【００３５】上述のように、本実施例の画像形成装置１
は、トナー担持フィルム９にトナー１１を静電吸着し、
画像記録部Ｄにおいてサーマルヘッド７の発熱体７−１
の発熱に従ってトナー１１を用紙Ｐに転写し、トナー画
像を作成するものである。したがって、感光ドラむ等の
高価な装置やインクリボン等のランニングコストの嵩む
消耗品を使用することなくトナー画像を形成でき、装置
のコストダウンを図ることができる。

【００３６】ここで用紙Ｐの機能について述べる。図５
(a) に、用紙Ｐの構成を示す。また、同図(b),(c) は、
用紙Ｐの機能を説明する図である。図５(a) に示すよう
に、用紙Ｐは、トナー付着面側に形成された熱収縮層Ｐ
ｌと基材Ｐ２とによる二層構造で構成される。この用紙
Ｐは、画像印字のとき画像記録部Ｄにおいて、サーマル
ヘッド７の発熱体７−１に電圧が印加されると、その発
熱体７−１の発熱により、熱収縮層Ｐｌがトナー担持フ
ィルム９及びトナー１１を介して加熱される。

【００３７】同図(b) に示すように、用紙Ｐの熱収縮層
Ｐｌは、熱せられると熱収縮を起こす性質を有してお
り、上記発熱体７−１によりトナー１１を介して加熱さ
れると、加熱された部分が収縮して不規則な内面を有す
る凹部Ｐ１−１を形成する。この熱収縮部分の熱収縮層
Ｐｌ面には、同図(b) には示していないが、熱収縮層Ｐ
ｌ面に熱を伝達した溶融トナー１１ａが熱収縮の前から
密着している。

【００３８】同図(c) に示すように、上記の溶融したト
ナー１１ａは、熱収縮層Ｐｌが上記熱収縮により凹部Ｐ
１−１を形成するに応じて凹部Ｐ１−１内に吸入され
る。すなわち、自動的に凹部Ｐ１−１に進入して固結す
る。

【００３９】このように、熱収縮部分の凹部Ｐ１−１に
トナー１１ａが入り込むことにより、トナー１１ａと用
紙Ｐとの接触面積が増大し、これにより、ブリッジ効果
及びファンデルワールス力によるトナー１１ａの用紙Ｐ
への付着性が向上すると共に、トナー１１ａと凹部Ｐ１
−１の不規則な面との系合による絡み合いにより、平面
な用紙に付着した場合には見られない強い投錨性が発現
される。これによって、極めて強固なトナー１１（１１
ａ）の用紙Ｐへの付着が完了する。

【００４０】また、熱収縮による凹部Ｐ１−１が形成さ
れることにより、用紙Ｐへ移行したトナー１１ａの広が
りが防止でき、ドットの滲みの少ない高品質な画像が得
られる。

【００４１】尚、上記の熱収縮層Ｐｌを構成する材料と
しては、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂等が用い
られる。また、本実施例では用紙Ｐは、熱収縮層Ｐｌと
基材Ｐ２との二層構造になっているが、熱収縮層Ｐｌの
単層構造でも本発明は実施可能である。

【００４２】上述したように、リサイクル可能なエンド
レスのトナー担持フィルム９とサーマルヘッド７と熱収
縮層Ｐ１を持つ用紙Ｐを用いることにより、電子写真方
式のような複雑な工程を用いず、溶融型または昇華型サ
ーマル熱転写方式のようにインクリボンを使い捨てるこ
とがなく、それでいて、用紙への画像定着性が極めて良
く、且つ主走査方向に一度に印字するラインヘッド化も
容易であり、これにより、小型で廃棄物のでない、低ラ
ンニングコストで使用できる、画像形成装置を得ること
ができる。

【００４３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ればトナーよりも融点の低い熱収縮材料を表面にコーテ
ィングした用紙を用いることにより、熱収縮により形成
される粗面な凹部と溶融トナーとが密着して絡み合うの
で、転写トナーの用紙に対する接着力及び投錨力が十分
に働くようになり、これにより、比較的低い加熱エネル
ギーでも転写トナーの用紙への十分な定着を行うことで
き、したがって、簡単な構成でトナーの投錨性が優れた
画像形成装置を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の画像形成装置の模式的断面図であ
る。

【図２】(a) は実施例におけるトナー担持フィルムを示
す図、(b) は表面の硬いトナー担持フィルムを示す図で
ある。

【図３】画像形成装置の画像転写部近傍の構成及び印字
状態を示す図である。

【図４】(a),(b) は本発明の記録原理を説明する画像記
録部の拡大槻念図である。

【図５】(a) は用紙の構成を示す図、(b),(c) は用紙の
機能を説明する図である。

【符号の説明】

１ 画像形成装置 ２ 記録部 ３ 給紙コロ ４ 搬送ロール対 ５ 搬送ガイド板 ６ 用紙搬送ベルト ７ サーマルヘッド ８ プラテンローラ ９ トナー担持フィルム １０ トナー容器 １１ トナー １２ 給紙カセット １３ 排出口 １４ 排紙トレー １５ａ、１５ｂ フィルム搬送ロール Ｐ 用紙 Ｄ 画像転写部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主走査方向に複数の発熱体を有する発熱
   ヘッドとプラテンとを対向配置し、トナーを表面に担持
   するトナー担持手段と用紙とを重ねて前記発熱ヘッドと
   前記プラテンとの対向部に搬送させ、前記発熱体を選択
   通電することにより、前記トナー担持手段上のトナーを
   溶融させ、用紙に選択転写してドット画像を形成する画
   像形成装置において、 少なくとも画像形成側の表面を熱収縮性部材により形成
   される用紙を備え、該用紙の前記熱収縮性部材面に前記
   溶融トナーの選択転写を行うことを特徴とする画像形成
   装置。
2. 【請求項２】 前記熱収縮性部材面は、前記溶融トナー
   の選択転写により該転写部が前記溶融トナーの熱により
   熱収縮して凹部を形成し該凹部に前記溶融トナーを進入
   させ固結させて投錨させることにより前記転写トナーの
   前記用紙への定着を助長することを特徴とする請求項１
   記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 少なくとも一方の面を熱収縮性部材によ
   り形成され、適宜な手段により前記被覆面に溶融トナー
   の転写を受けたとき、該転写部が前記溶融トナーの熱に
   より熱収縮して凹部を形成し該凹部に前記溶融トナーを
   進入させ固結させて投錨させることにより前記転写トナ
   ーの前記転写面への定着を助長することが可能に構成さ
   れたことを特徴とする用紙。
4. 【請求項４】 前記適宜な手段は、画像形成装置である
   ことを特徴とする請求項３記載の用紙。