JPH09281780A - 画像記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱手段の表面及び電荷中和手段の表面の汚
れによる悪影響を排除して長期に及んで安定した記録を
行い得る画像記録装置を提供すること。 【解決手段】 この画像記録装置も従来装置と同様に、
表面側に位置される焦電体層１及び裏面側に位置される
導電層２を積層して成る潜像電荷保持媒体３と、この潜
像電荷保持媒体３を選択的に加熱することによって焦電
体層１の表面に静電潜像１７を形成するための加熱手段
としてのサーマルヘッド４と、静電潜像１７を可視化す
るための現像手段としての現像器７とを有するが、ここ
ではサーマルヘッド４が潜像電荷保持媒体３における導
電層２側に配置され、潜像電荷保持媒体３における焦電
体層１側のサーマルヘッド４と対向する位置に配設され
た電荷中和手段としての導電ローラ５がその表面を清掃
するクリーニング機構としてのクリーニングブレード６
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプリンタ，
ファックス，複写機，表示板等に適用される画像記録装
置に関し、詳しくは、焦電効果を利用して形成した静電
潜像を帯電させた着色媒体により現像することで画像形
成を行う画像記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像記録装置に適用可能
な技術として、加熱により材料表面に電荷を発生させる
焦電性材料を利用して静電潜像を形成し、これを帯電さ
せた着色媒体で現像することによって画像記録を行う幾
つかの方法が知られている。

【０００３】例えば米国特許第３，８２４，０９８号に
おいてバーグマン（Ｂｅｒｇｍａｎ）等は、焦電材料と
してポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を用いると共
に、加熱手段としてランプ光を用いた複写装置を提案し
ている。即ち、ここでは原稿を透過させたランプ光によ
って焦電材料を選択的に加熱することにより潜像を形成
し、これを帯電させた着色粒子（トナー）によって現像
することによって原稿の複写像を得られるようにしてい
る。因みに、バーグマン等は、１９７２年刊行のアプラ
イド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ）−Ｖｏｌ．２１（１０）
の４９７−４９９頁において、逆極性電荷による潜像形
成について触れている。即ち、ここでは焦電材料の加熱
を行った直後（もしくは加熱中）に焦電材料表面に発生
した電荷を中和させると、焦電材料を室温に戻した際、
加熱時と逆の極性の電荷が焦電材料表面に発生し、こう
して得られた逆極性電荷による潜像が加熱時に発生する
電荷と比べて時間的に安定して保持されるという利点を
見い出している。尚、このようなプロセスにより形成さ
れる潜像を、以下は「逆極性電荷による潜像」と呼ぶ。

【０００４】又、特開昭５６−１５８３５０号公報に
は、焦電材料を加熱する手段としてレーザ光，或いはサ
ーマルヘッドを備えた構成の画像記録装置が開示されて
いる。このように画像記録装置においてサーマルヘッド
を用いる場合、焦電材料の表面にサーマルヘッドを接触
させ、画像パターンに応じた選択的加熱を行うことによ
り潜像が形成される。

【０００５】更に、米国特許第５，１８５，６１９号に
おけるスネリング（Ｓｎｅｌｌｉｎｇ）の提案や、特開
平５−１３４５０６号公報の技術では、焦電材料の表面
に加熱針を接触させて潜像形成を行う画像記録装置が開
示されている。

【０００６】図４は、加熱針を用いた従来の画像記録装
置（スネリングの提案によるもの）の基本構成を示した
ものである。

【０００７】この画像記録装置では、潜像が形成される
ベルト状の潜像電荷保持媒体４３は、表面側に位置され
る焦電体層４４及び裏面側に位置される導電層４５を積
層して成っている。焦電体層４４に接する加熱針４６
は、コントローラ４８によって制御されて焦電体層４４
表面を画像信号に応じて選択的に加熱する。加熱針４６
の表面には電荷中和手段として接地された導電体層４７
が形成されており、加熱によって焦電体層４４表面に発
生した電荷はこの導電体層４７を通して電荷中和され
る。潜像電荷保持媒体４３が冷却されると、逆極性の電
荷が発生して静電潜像４９を形成する。ここで形成され
た静電潜像４９は、現像器５０によってトナー現像され
て現像部５１となり、次いで転写手段としての転写ロー
ラ５３（スネリングの方式ではこの転写手段にも焦電効
果を利用している）によって記録媒体５２ヘ転写し、画
像５４が形成されるようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したサーマルヘッ
ドや加熱針等の接触式加熱手段を用いた画像記録装置の
場合、加熱手段を潜像電荷保持媒体の表面（静電潜像形
成面である焦電体層の表面）に接触させて加熱を実行し
ているが、画像記録を繰り返すと加熱手段や電荷中和手
段の表面に汚れが発生し易く、その結果、良好な画像記
録が行い得なくなるといった問題がある。

【０００９】即ち、記録潜像電荷保持媒体の表面には、
記録媒体としての記録紙に転写されなかった未転写トナ
ー，紙粉，埃等が微小量存在しており、これらが加熱手
段や電荷中和手段の表面に徐々に堆積することにより汚
れが発生する。例えば図４に示した画像記録装置におい
ては、導電体層４７や加熱針４６の表面に汚れが発生す
る。

【００１０】このように、加熱手段や電荷中和手段の表
面に汚れが発生すると、主に加熱手段−潜像電荷保持媒
体間の熱抵抗が増加し、加熱効率が悪化すること、電荷
中和手段の表面の導電性が低下して十分な電荷中和作用
が得られなくなること、といった問題が生じ、結果的に
安定した潜像形成が困難となってしまう。因みに、一般
に使用されるトナーは熱溶融性を有しているため、付着
したトナーは加熱手段の発熱によって加熱手段の表面に
融着してしまい、クリーナー等を用いても容易に除去す
ることが困難になっている。

【００１１】一方、従来の画像記録装置における他の問
題点としては、電荷中和手段の形態が限定されてしまう
ため、電荷中和手段が十分な特性や耐久性を有しないと
いう点が挙げられる。これは潜像電荷保持媒体の表面を
加熱する場合、電荷中和手段が加熱手段の表面に形成し
た導電体膜，或いは潜像電荷保持媒体及び加熱手段の間
に挟んだ導電性フィルム等の形態に限定されてしまうこ
とによる。

【００１２】ところが、電荷中和手段には電気的特性，
熱的特性，及び機械的特性において厳しい条件が要求さ
れるため、実際にそうした条件を満足し得る導電体膜や
導電性フィルムを得ることは極めて困難であり、これが
画像記録装置の性能や信頼性を確保する上で大きな問題
となっている。

【００１３】本発明は、このような問題点を解消すべく
なされたもので、その技術的課題は、加熱手段の表面及
び電荷中和手段の表面の汚れによる悪影響を排除して長
期に及んで安定した記録を行い得る画像記録装置を提供
することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、表面側
に位置される焦電体層及び裏面側に位置される導電層を
積層して成る潜像電荷保持媒体と、潜像電荷保持媒体を
選択的に加熱することによって焦電体層の表面に静電潜
像を形成するための加熱手段と、静電潜像を可視化する
ための現像手段とを有する画像記録装置において、加熱
手段は潜像電荷保持媒体における導電層側に配置され、
更に、潜像電荷保持媒体における焦電体層側であって、
加熱手段と対向する位置に配設されると共に、該潜像電
荷保持媒体表面を電気的に中和させるための電荷中和手
段を備えた画像記録装置が得られる。

【００１５】この画像記録装置において、電荷中和手段
の表面を清掃するクリーニング機構が備えられることは
好ましい。又、電荷中和手段が表面に導電性が持たされ
た導電ローラであることや、或いは電荷中和手段が先端
に導電性が持たされた導電ブラシであることは好まし
い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に幾つかの実施例を挙げ、本
発明の画像記録装置について、図面を参照して詳細に説
明する。

【００１７】［実施例１］図１は、本発明の実施例１に
係る画像記録装置の基本構成を示した側面図である。こ
の画像記録装置は、無端ベルト状で表面側に位置される
焦電体層１及び裏面側に位置される導電層２を積層して
成る潜像電荷保持媒体３と、この潜像電荷保持媒体３に
対する加熱手段としてのサーマルヘッド４と、電荷中和
手段としての導電ローラ５，２０と、導電ローラ５に関
するクリーニング機構としてのクリーニングブレード６
とを備える他、現像手段としての現像器７，転写手段と
しての転写ローラ１２，及び定着器１５を備えて構成さ
れている。

【００１８】ここで、サーマルヘッド４は潜像電荷保持
媒体３における導電層２側に配置され、潜像電荷保持媒
体３を選択的に加熱することによって焦電体層１の表面
に静電潜像１７を形成する。現像手段としての現像器７
は静電潜像１７を可視化するためのもので、潜像電荷保
持媒体３の近傍に配置される現像ローラ９の周囲に現像
剤８が充填されている。導電ローラ５は潜像電荷保持媒
体３における焦電体層１側であって、サーマルヘッド４
と対向する位置に配設されると共に、そのクリーニング
ブレード６で表面の汚れが除去されるようになってい
る。又、導電ローラ５は接地されて潜像電荷保持媒体３
における焦電体層１の表面に接触されることにより、焦
電体層１の表面に導電性を持たせて電気的に中和させ、
導電ローラ２０も接地されて潜像電荷保持媒体３におけ
る導電層２に接触されることにより、導電層２の表面に
導電性を持たせて電気的に中和させるようになってい
る。

【００１９】そこで、以下は各部の構成及び機能を具体
的に説明する。潜像電荷保持媒体３は、厚さ約１００μ
ｍの焦電体層１及び厚さ約０．１μｍの導電層２の２層
から成るフィルム状のものが無端状にしたベルトに架設
されている。焦電体層１，導電層２の材料には、それぞ
れＰＶＤＦ，アルミニウムを用いるものとする。

【００２０】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のものであり、ジュール
熱により発熱する微小発熱素子が約８３μｍピッチ（３
００ｄｏｔ／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の加熱を行う。

【００２１】導電ローラ５はアルミニウム製ローラを用
いているが、このような金属ローラの他に導電性有機材
料等の導電性を有する材料であれば、何れのものを用い
ても良い。又、ゴム等の絶縁性ローラの表面に導電性の
被覆を行った構造のものを用いることも可能である。こ
の導電ローラ５は潜像電荷保持媒体３における焦電体層
１の表面に接触しており、加熱によって潜像電荷保持媒
体３表面に発生した電荷を電荷中和により除去する。

【００２２】尚、ここでは導電ローラ５を接地するもの
としたが、導電ローラ５は必ずしも接地される必要はな
い。例えば、導電ローラ５に直流，交流，脈流等の電圧
を印加すれば、導電ローラ５を接地しなくても電荷中和
効率を増加する上で有効となる。又、ここでは、導電ロ
ーラ５を潜像電荷保持媒体３の焦電体層１に接触させた
が、放電等により電荷除去が可能であるならば、導電ロ
ーラ５を潜像電荷保持媒体３から離して配置しても構わ
ない。

【００２３】ここでの画像記録装置のように、電荷中和
手段としての導電ローラ５を潜像電荷保持媒体３に接触
させた場合、潜像電荷保持媒体３上の未転写トナー，紙
粉，埃等は導電ローラ５の表面に付着されて長期間記録
を行うと電荷中和作用が低下してしまうが、ここでの導
電ローラ５はクリーニングブレード６を備えているた
め、使用時にはクリーニングブレード６が接触されてそ
の表面が清掃され、結果として汚れが除去される。尚、
導電ローラ５のクリーニング機構としては、その他にク
リーニングブラシ，粘着テープ等の他の形態のものを用
いることも可能である。

【００２４】加熱が終了した潜像電荷保持媒体３を自然
冷却により室温に戻すと、逆極性電荷による静電潜像１
７が形成されるが、ここでは潜像電荷保持媒体３を約４
０℃で加熱し、約４００Ｖの潜像電位が得られた。この
潜像電荷保持媒体３上に形成された静電潜像１７は、現
像器７により静電潜像１７上に現像剤８が付着されて現
像部１８が形成されて現像される。現像方法には接触式
非磁性一成分現像方式を用いた。

【００２５】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と重ね合わされ、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、トナーを記録紙１１表面に静電転写した。トナー
が転写された記録紙１１をヒートローラ１３及び圧力ロ
ーラ１４から成る定着器１５に通すことにより、トナー
を記録紙１１上へ定着して画像１９を形成した。

【００２６】トナーを記録紙１１に転写した後、潜像電
荷保持媒体３は再びサーマルヘッド４側に搬送され、次
の静電潜像１７の形成が実行される。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、必要に応じて図示されないクリーナーを用いてこれ
を除去するようにした。又、潜像電荷が残存している場
合には、必要に応じて図示されない導電性ブラシ等の除
電手段によって除電を行った。因みに、着色媒体には着
色粒子（粉体トナー）を用いることが有効であるが、こ
れ以外に液体トナー，液状インク等の他の形態の着色媒
体を使用しても良い。

【００２７】このような装置構成により、連続記録実験
を実行した結果、長期に及んで安定した画像記録を行い
得ることが確認された。

【００２８】尚、上述した静電潜像１７の現像方法，現
像剤８の種類，記録媒体としての記録紙１１への転写方
法，並びに記録紙１１への定着方法等については、この
実施例１で用いた手法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手法を用いても
同様の効果を得ることができる。

【００２９】［実施例２］図２は、本発明の実施例２に
係る画像記録装置の基本構成を示した側面図である。こ
の画像記録装置は、先の実施例１の装置と比べ、電荷中
和手段としてクリーニングブレード６を備えた導電ロー
ラ５に代えて交流電源２２を介して接地された導電ブラ
シ２１を使用している以外は、同様な構成となってい
る。

【００３０】ここで、電荷中和手段としての導電ブラシ
２１には、材質がレーヨンで平ブラシ形状であり、太さ
が約２０μｍ，ブラシ幅が１０ｍｍ，密度が１０万フイ
ラメント／平方インチ，ブラシ抵抗値が約１ＭΩ／ｃｍ
のものを用いた。又、この導電ブラシ２１には交流電源
２２により、振幅が１．５ｋＶ，周波数が１００Ｈｚで
正弦波状に電圧が変化する交流電圧を印加した。これに
より、潜像電荷保持媒体３における焦電体層１の表面及
び導電ブラシ２１の間の電荷移動が助長され、高速にし
て均一な電荷中和が計られた。

【００３１】加熱及び電荷中和が終了すると、潜像電荷
保持媒体３は室温に戻され、それに伴って静電潜像１７
が形成される。その後は、実施例１で説明した場合と同
様に現像，転写，定着の各プロセスを経ることによって
画像形成が行われる。

【００３２】尚、この実施例２では導電ブラシ２１を平
ブラシ形状としたが、これ以外にローラ形状等の他の形
状の導電ブラシを用いても同様の効果を得ることができ
る。又、実施例２では導電ブラシ２１に交流電源２２か
ら交流電圧を印加して使用するものとしたが、これ以外
に例えば接地状態，或いは直流電圧印加等の他の電圧印
加状態の構成としても構わない。

【００３３】図３は、このような各実施例に係る画像記
録装置による静電潜像１７の形成プロセスを説明するた
めに示した要部の側面図であり、同図（ａ）は初期の電
気的中和状態に関するもの，同図（ｂ）は加熱時の分極
電荷の減少状態に関するもの，同図（ｃ）は電荷中和手
段の接近による過剰電荷の除去状態に関するもの，同図
（ｄ）は電荷中和手段の離反による負電荷の不足状態に
関するものである。

【００３４】潜像電荷保持媒体３の焦電体層１は分子の
自発分極により図３（ａ）に示されるように表面に分極
電荷２６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。即ち、空気中に
存在する浮遊電荷や、除電手段から供給された真電荷２
７が焦電体層１表面に付着し、電気的に中和状態となっ
ている。但し、ここでは焦電体層１の自発分極により焦
電体層１の外側を向く表面に発生する分極電荷２６を正
極性とし、この正極性電荷と等しい量の負極性の真電荷
が焦電体層１の導電層２側の表面に付着して中和状態と
なっている状態を想定して説明する。

【００３５】潜像電荷保持媒体３は、焦電体層１側に配
置されたサーマルヘッド４により画像信号に応じて選択
的に加熱される。潜像電荷保持媒体３の被加熱部では導
電層２を通過した熱により焦電体層１の温度が上昇し、
その結果、焦電体層１内の分子配向状態が変化し、焦電
体層１表面に発生する分極電荷の量が図３（ｂ）に示さ
れるように減少する。このため、表面に付着した負電荷
の量が過剰となり、結果的に焦電体層１表面は負極性に
帯電することになる。

【００３６】ここで焦電体層１表面には、図３（ｃ）に
示されるように，導電性ローラ５，導電性ブラシ２１等
の電荷中和手段が接近（或いは接触）され、焦電体層１
表面に発生した過剰電荷はこの電荷中和手段へ移動して
除去される。その結果、焦電体層１表面は再び中和状態
となる。

【００３７】加熱が終了して潜像電荷保持媒体３が初期
温度に冷却されると、焦電体層１内部の分極状態も初期
状態に戻る。このとき、焦電体層１表面は既に電荷中和
手段から離反されているため、焦電体層１表面の負電荷
は不足状態となり、見かけ上は焦電体層１表面が図３
（ｄ）に示されるように、正極性に帯電されることにな
る。即ち、潜像電荷保持媒体３の被加熱部分には、冷却
後に正極性の静電潜像１７が形成されることになる。こ
うして形成された静電潜像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るが、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。静電潜像１７が形成された潜像電荷
保持媒体３は、帯電された着色媒体により顕像化（現
像）され、必要に応じて記録紙１１等の記録媒体に転
写，定着されることにより画像記録が行われる。

【００３８】尚、上述した実施例１及び実施例２では加
熱手段に全てライン型サーマルヘッド４を用いるものと
したが、これに代えてシリアル型サーマルヘッド，加熱
針等の他の形態の加熱手段を用いることも可能である
他、レーザ光やランプ加熱等の非接触の加熱方式を採用
することも可能である。又、上述した各実施例では、電
荷中和手段として導電ローラ５，２０や導電ブラシ２１
を用いた場合を説明したが、例えば導電フィルム等の他
の形態の導電部材を用いることも可能である。更に、上
述した各実施例では、記録媒体として全て記録紙１１を
用いたが、その他の様々な記録媒体を用いても有効であ
る。尚、記録媒体に対する着色媒体の転写及び定着は必
ずしも必要でなく、一時的に記録媒体上あるいは潜像電
荷保持媒体上に着色媒体を保持することにより、表示板
等の一時的に情報表示する機器への応用を計ることも可
能である。

【００３９】

【発明の効果】以上に述べた通り、本発明の画像記録装
置によれば、加熱手段を潜像電荷保持媒体における導電
層側に配置し、電荷中和手段を潜像電荷保持媒体におけ
る焦電体層側の加熱手段と対向する位置に配設して潜像
電荷保持媒体表面に対する電気的な中和を安定して計り
得るようにした上、電荷中和手段の表面を清掃するクリ
ーニング機構を具備しているので、潜像電荷保持媒体上
に未転写トナー，紙粉，埃等の汚れが残存しても加熱手
段表面の汚れが除去されるため、長期使用に際しても安
定した静電潜像の形成及び画像記録が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る画像記録装置の基本構
成を示した側面図である。

【図２】本発明の実施例２に係る画像記録装置の基本構
成を示した側面図である。

【図３】図１又は図２に示す画像記録装置による静電潜
像の形成プロセスを説明するために示した要部の側面図
であり、（ａ）は初期の電気的中和状態に関するもの，
（ｂ）は加熱時の分極電荷の減少状態に関するもの，
（ｃ）は電荷中和手段の接近による過剰電荷の除去状態
に関するもの，（ｄ）は電荷中和手段の離反による負電
荷の不足状態に関するものである。

【図４】従来の画像記録装置の基本構成を示した側面図
である。

【符号の説明】

１，４４ 焦電体層 ２，４５ 導電層 ３，４３ 潜像電荷保持媒体 ４ サーマルヘッド ５，２０ 導電ローラ ６ クリーニングブレード ７ 現像器 ８ 現像剤 ９ 現像ローラ １１ 記録紙 １２，５３ 転写ローラ １３ ヒートローラ １４ 圧力ローラ １５ 定着器 １６，４８ コントローラ １７，４９ 静電潜像 １８，５１ 現像部 １９，５４ 画像 ２１ 導電ブラシ ２２ 交流電源 ４６ 加熱針 ４７ 導電体層 ５０ 現像器 ５２ 記録媒体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面側に位置される焦電体層及び裏面側
   に位置される導電層を積層して成る潜像電荷保持媒体
   と、前記潜像電荷保持媒体を選択的に加熱することによ
   って前記焦電体層の表面に静電潜像を形成するための加
   熱手段と、前記静電潜像を可視化するための現像手段と
   を有する画像記録装置において、前記加熱手段は前記潜
   像電荷保持媒体における前記導電層側に配置され、更
   に、前記潜像電荷保持媒体における前記焦電体層側であ
   って、前記加熱手段と対向する位置に配設されると共
   に、該潜像電荷保持媒体表面を電気的に中和させるため
   の電荷中和手段を備えたことを特徴とする画像記録装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像記録装置において、
   前記電荷中和手段の表面を清掃するクリーニング機構を
   備えたことを特徴とする画像記録装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の画像記録装置にお
   いて、前記電荷中和手段は、表面に導電性が持たされた
   導電ローラであることを特徴とする画像記録装置。
4. 【請求項４】 請求項１又は２記載の画像記録装置にお
   いて、前記電荷中和手段は、先端に導電性が持たされた
   導電ブラシであることを特徴とする画像記録装置。