(57)【要約】      （修正有）【課題】画像部以外にかぶりトナーが付着するのを抑制することが可能な画像記録装置を提供する。【解決手段】表面にトナー層を保持しつつ搬送するトナー搬送部材２と、トナー搬送部材２の記録媒体４と接触するトナー層を保持した面と反対側の面に接触し、画像情報に応じて発熱する複数の発熱素子を有する発熱手段５と、発熱手段５の各発熱素子を画像部及び非画像部ともに発熱させ、画像部と非画像部の温度差により画像部のトナーを選択的に記録媒体４に転写する転写手段としての制御装置６を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナー層を保持しつつ搬送するトナー搬送部材と、
前記トナー搬送部材の記録媒体と接触するトナー層を保持した面と反対側の面に接触し、画像情報に応じて発熱する複数の発熱素子を有する発熱手段と、
前記発熱手段の各発熱素子を画像部及び非画像部ともに発熱させ、画像部と非画像部の温度差により画像部のトナーを選択的に記録媒体に転写する転写手段を備えたことを特徴とする画像記録装置。
【請求項２】
前記発熱手段の各発熱素子は、前記画像部の温度を前記トナー層を形成するトナーの定着可能温度以上に設定し、前記非画像部の温度を前記トナー層を形成するトナーの定着可能温度未満であって、且つガラス転移温度以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項３】
環境温度を検知する温度検知手段を備え、
前記転写手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記発熱手段の各発熱素子の非画像部温度を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像記録装置。
【請求項４】
前記トナー搬送部材は、無端のベルト状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像記録装置。
【請求項５】
前記トナー搬送部材は、非画像部に残留したトナー層を除去する清掃手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像記録装置に関するものである。
【０００２】
従来、上記画像記録装置としては、例えば、フィルム上に層形成されたトナーをサーマルヘッドにて用紙に画像を記録する方式のものが、特許文献１や特許文献２等に開示されている。
【０００３】
特許文献１は、熱によって融解、付着するトナーを用い、このトナーをエンドレスベルト上にほぼ均一に吸着、塗布し記録紙との接触部に連続して供給するとともに、この接触部分に画像信号に対応する駆動信号が与えられる発熱ヘッドアレイを設置し、当該発熱ヘッドの加熱によって前記トナーを前記記録紙上に融解、付着して画像を記録させるように構成したものである。
【０００４】
特許文献２は、記録紙上にトナーを均一に付着させるトナー付着手段と、画像情報に従って前記記録紙上に付着されたトナーを選択的に定着する選択定着手段と、未定着のトナーを前記記録紙上から除去する未定着トナー除去手段とを備えるように構成したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−２０８０７３号公報
【特許文献２】特開昭６１−２８３５６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、この発明が解決しようとする課題は、画像部以外にかぶりトナーが付着するのを抑制することが可能な画像記録装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載された発明は、表面にトナー層を保持しつつ搬送するトナー搬送部材と、
前記トナー搬送部材の記録媒体と接触するトナー層を保持した面と反対側の面に接触し、画像情報に応じて発熱する複数の発熱素子を有する発熱手段と、
前記発熱手段の各発熱素子を画像部及び非画像部ともに発熱させ、画像部と非画像部の温度差により画像部のトナーを選択的に記録媒体に転写する転写手段を備えたことを特徴とする画像記録装置である。
【０００８】
請求項２に記載された発明は、前記発熱手段の各発熱素子は、前記画像部の温度を前記トナー層を形成するトナーの定着可能温度以上に設定し、前記非画像部の温度を前記トナー層を形成するトナーの定着可能温度未満であって、且つガラス転移温度以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置である。
【０００９】
請求項３に記載された発明は、環境温度を検知する温度検知手段を備え、
前記転写手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記発熱手段の各発熱素子の非画像部温度を変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像記録装置である。
【００１０】
請求項４に記載された発明は、前記トナー搬送部材は、無端のベルト状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像記録装置である。
【００１１】
請求項５に記載された発明は、前記トナー搬送部材は、非画像部に残留したトナー層を除去する清掃手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像記録装置である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載された発明によれば、画像部以外にかぶりトナーが付着するのを抑制することができる。
【００１３】
請求項２に記載された発明によれば、画像部以外にかぶりトナーが付着するのをより一層確実に抑制することができる。
【００１４】
請求項３に記載された発明によれば、環境温度が変化した場合であっても、画像部以外にかぶりトナーが付着するのを抑制することができる。
【００１５】
請求項４に記載された発明によれば、トナー搬送部材を再使用することができる。
【００１６】
請求項５に記載された発明によれば、トナー搬送部材に画像履歴が残るのを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明の実施の形態１に係る画像記録装置を示す構成図である。
【図２】トナー保持部材上に形成されたトナー層を示す模式図である。
【図３】発熱記録装置を示す構成図である。
【図４】発熱記録装置の画像部と非画像部における発熱素子の温度を示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る画像記録装置の記録動作を示す模式図である。
【図６】発熱記録装置の画像部の記録状態を示す説明図である。
【図７】発熱記録装置の非画像部の状態を示す説明図である。
【図８】定着温度とトナーに作用する各種の力との関係を示すグラフである。
【図９】この発明の実施の形態２に係る画像記録装置を示す構成図である。
【図１０】清掃装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、この発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
[実施の形態１]
図１は、実施の形態１に係る画像記録装置を示すものである。
【００２０】
＜画像記録装置の全体の構成＞
実施の形態１に係る画像記録装置１は、例えば熱を利用して画像を記録するプリンタとして構成されたものである。この画像記録装置１は、表面にトナー層を保持しつつ搬送するフィルム状のトナー搬送部材２と、トナー搬送部材２の表面にトナー層を形成するトナー層形成装置３と、トナー搬送部材２の記録媒体の一例としての記録用紙４と接触するトナー層を保持した面２ａと反対側の面２ｂに接触し、画像情報に応じて発熱する複数の発熱素子を有する発熱記録装置５と、発熱記録装置５の各発熱素子を画像部及び非画像部ともに発熱させ、画像部と非画像部の温度差により画像部のトナーを選択的に記録用紙４に転写する転写装置６等を備えている。
【００２１】
＜画像記録装置の要部の構成＞
トナー搬送部材２は、表面にトナーを層状に保持しつつ搬送するフィルム状の部材である。トナー搬送部材２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミド、ポリアミド等の耐熱性を有する合成樹脂からなり、予め定められた幅を有する長尺な薄いフィルム状に形成したものである。トナー搬送部材２の厚さは、熱の伝導性を考慮すれば薄い方が望ましいが、トナー層を保持した状態で皺等が発生するのを抑制しつつ搬送可能であることが望ましい。そのため、トナー搬送部材２の厚さとしては、例えば、５〜３０μｍ程度に設定される。なお、トナー搬送部材２のトナー層を保持する側の表面２ａには、必要に応じて、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等からなる離型層が形成される。
【００２２】
トナー搬送部材２は、長尺なトナー搬送部材２をロール状に巻き付けた供給ロール７から供給され、トナー層形成装置３を通過した後、発熱記録装置５がトナー搬送部材２及び記録用紙４を介して背面支持ロール８に接触する記録位置９を通過して、矢印方向に沿って搬送され巻取ロール１０によって巻き取られる。巻取ロール１０は、画像記録時、図示しない駆動源により矢印方向に沿って回転駆動されるとともに、供給ロール７は、供給方向に回転する際に制動力が作用し、トナー搬送部材２は、張力が付与された状態で予め定められた速度で供給されて移動する。そして、供給ロール７のトナー搬送部材２がすべて供給された場合には、新たな供給ロール７と交換される。その際、同時に巻取ロール１０も新たなものと交換される。
【００２３】
トナー層形成装置３は、図１に示されるように、供給ロール７から供給されるトナ―保持部材２の表面２ａにトナーＴを層状に形成するものであり、画像形成装置の現像装置と同様の構成を有している。トナー層形成装置３は、開口部１１と現像剤１２の収容室が形成された筐体１３の内部に、現像剤１２を保持してトナー搬送部材２と対向するトナー層形成領域まで搬送する現像ロール１４と、現像剤１２を攪拌しながら現像ロール１４を通過させるよう搬送するスクリューオーガー等の攪拌搬送部材１５と、現像ロール１４に保持される現像剤１２の量（層厚）を規制しつつ必要に応じて現像剤１２中のトナーを予め定められた極性（例えば、負極性）に帯電する層厚規制部材１６と、内部にトナーを収容し、攪拌搬送部材１５へトナーを適宜供給するトナー収容部１７などを配置して構成したものである。なお、トナーＴとしては、例えば、重合トナーなどからなる球形状に近いトナーを用いるのが望ましい。
【００２４】
トナー層形成装置３の現像ロール１４とトナー搬送部材２を介して対向する位置に対向ロール１８が配置されている。対向ロール１８は、金属又は芯金部材の表面に導電性が付与された合成樹脂層を被覆してロール状に形成されている。トナー層形成装置３には、その現像ロール１４と対向ロール１８の間に現像用電圧を図示しない電源装置から供給される。対向ロール１８には、トナーの帯電極性と逆極性の転写電圧又は転写電流が供給され、トナー保持部材２の表面には、図２に示されるように、トナーＴが１層又は２層程度に付着した略均一なトナー層に形成される。また、現像ロール１４や攪拌搬送部材１５等は、図示しない回転駆動装置からの動力が伝達されて所要の方向に回転する。さらに、上記現像剤１２としては、トナーＴのみからなる一成分現像剤が使用されるが、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を使用しても勿論良い。
【００２５】
発熱記録装置５は、トナー保持部材２の搬送経路において、トナー保持部材２及び記録用紙４を介して背面支持ロール８に接触する記録位置９に配置されている。発熱記録装置５は、トナー保持部材２と接触する先端部（図中、下端部）に、後述するように複数の発熱素子をトナー保持部材２の移動方向と交差する方向に沿って予め定められた記録密度に応じて直線状に配置したものである。各発熱素子は、電圧又は電流を通電することによって発熱するものであり、通電される電流値又は電圧値に応じて発熱温度が変化する。
【００２６】
転写装置６は、図３に示すように、制御装置からなり、画像記録装置１に入力される画像情報（信号）２０に基づいて、駆動回路２１を介して発熱記録装置５の画像部と非画像部における発熱素子２１の発熱温度を制御することで、画像部と非画像部の温度差により画像部のトナーを選択的に記録媒体に転写するものである。この実施の形態では、画像部のトナーは、転写と同時に定着されるが、転写後に定着処理を行っても良い。駆動回路２１は、発熱記録装置５側に配置されている。制御装置６は、画像記録時、発熱記録装置５の各発熱素子２２1，２２2，２２3，・・・  ２２nを画像部及び非画像部ともに発熱させる。その際、画像部の温度（Ｔ２）は、図４に示すように、トナー層を形成するトナーの定着可能温度（Ｔｃ）以上に設定されるのに対して、非画像部の温度（Ｔ１）は、トナー層を形成するトナーの定着可能温度（Ｔｃ）未満であって、且つガラス転移温度（Ｔｇ）以上に設定される。
【００２７】
また、画像記録装置１は、環境温度を検知する温度センサ２５を備えており、制御装置６は、温度センサ２５の検知温度に応じて非画像部の温度（Ｔ１）を制御するように構成されている。定着可能温度（Ｔｃ）は、相対的に高い温度に設定されるため、環境温度の変化の影響を受け難いが、非画像部の温度（Ｔ１）は、トナー層を形成するトナーの定着可能温度（Ｔｃ）未満であって、且つガラス転移温度（Ｔｇ）以上に設定される相対的に低い温度であるため、環境温度の変化の影響を受け易い傾向にある。
【００２８】
そのため、この実施の形態では、環境温度を検知する温度センサ２５を備えており、温度センサ２５の検知温度が下限値となる閾値となる温度よりも低い場合には、非画像部の温度（Ｔ１）を予め定められた値だけ高く設定する。また、温度センサ２５の検知温度が上限値となる閾値となる温度よりも高い場合には、非画像部の温度（Ｔ１）を予め定められた値だけ低く設定するように構成されている。
【００２９】
ここで、非画像部の温度であるトナー層を形成するトナーの定着可能温度（Ｔｃ）未満であって、且つガラス転移温度（Ｔｇ）以上に設定される温度は、所謂コールドオフセット温度と呼ばれるものである。このコールドオフセット温度とは、トナーが持つガラス転移温度（Ｔｇ）以上であり、トナーが軟化している温度であって軟化したトナーがトナー保持部材２に軟化に伴って発生する付着力を持って付着しているが、トナーＴの定着可能温度（Ｔｃ）未満であるため、トナーＴが記録用紙４に転写されず定着もされない温度である。
【００３０】
＜画像記録装置の全体及び要部の動作＞
以下、画像記録装置１による基本的な画像記録動作について説明する。
【００３１】
画像記録装置１は、画像記録動作（プリント）の要求の指令情報を受けると、トナー保持部材２の巻取ロール１０、トナー層形成装置３等が始動する。
【００３２】
そして、トナー保持部材２の表面には、図１に示されるように、トナー層形成装置３の現像ロール１４からトナーが供給されるとともに、トナー保持部材２の背面側から対向ロール１８によって静電的に吸着することにより、トナー保持部材２の表面２ａに静電的に付着させ、トナー層の形成を行う。このトナー層の形成により、トナー保持部材２の表面２ａには、図２に示すように、略均一なトナー層が形成される。
【００３３】
続いて、トナー保持部材２は、図３に示されるように、記録位置９まで搬送されると、発熱記録装置５の各発熱素子２２1，２２2，２２3，・・・  ２２nによって画像信号２０に基づいて加熱され、画像信号２０に応じたトナー像が記録用紙４上に転写同時定着される。記録用紙４上に転写されなかったトナー層を保持したトナー保持部材２は、記録位置９を通過すると記録用紙４から分離され、巻取ロール１０に巻き取られる。
【００３４】
その際、発熱記録装置５の各発熱素子２２1，２２2，２２3，・・・  ２２nは、画像部において、定着可能温度（Ｔｃ）以上の温度となるように通電する電流値又は印加する電圧値が制御される。画像部に相当する発熱素子２２1，２２2，２２3，・・・  ２２nでは、図６に示されるように、トナー保持部材２のトナー層中のトナーＴが定着可能温度（Ｔｃ）以上の温度まで加熱され、溶融した状態となって記録用紙の表面に転写され同時に定着される。このとき、トナーＴは、定着可能温度（Ｔｃ）以上の温度まで加熱されて全体として溶融した状態にあり、記録用紙４側まで溶融した状態となっている。
【００３５】
一方、発熱記録装置５の各発熱素子２２1，２２2，２２3，・・・  ２２nは、非画像部において、ガラス転移温度（Ｔｇ）以上であって、且つ定着可能温度（Ｔｃ）未満の温度となるように通電する電流値又は印加する電圧値が制御されている。そのため、非画像部に相当する発熱素子２２1，２２2，２２3，・・・  ２２nでは、図７に示されるように、トナー保持部材２のトナーがガラス転移温度（Ｔｇ）以上であって、且つ定着可能温度（Ｔｃ）未満の温度に加熱され、軟化した状態となってトナー保持部材２の表面に固着される、所謂コールドオフセット状態となる。このとき、トナーＴは、発熱素子２２1，２２2，２２3，・・・  ２２nによって加熱された側が一部溶融した状態となっている場合があるが、記録用紙４側は溶融していない。
【００３６】
図８は縦軸に示すトナーＴとトナー保持部材との間に作用する力Ｆ1と、トナーと記録用紙２との間に作用する力Ｆ3と、トナー同士に作用する凝集力Ｆ2の大きさと、横軸に示す定着温度との関係を表したグラフである。
【００３７】
この図８から明らかなように、トナーＴとトナー保持部材２との間に作用する付着力Ｆ1は、トナーＴの温度がガラス転位温度（Ｔｇ）に近くなると急激に増大し、ガラス転位温度から最低定着可能温度（Ｔｃ）まで僅かづつ増大して、その後は、最低定着可能温度（Ｔｃ）を越えると徐々に低下する傾向を示す。
【００３８】
これに対して、トナーＴと記録用紙４との間に作用する付着力Ｆ3は、トナーＴの温度がガラス転位温度（Ｔｇ）を越えても小さな値に留まり、その後、トナーＴの温度が最低定着可能温度（Ｔｃ）に近くなると急激に増加して、最低定着可能温度（Ｔｃ）でトナーＴとトナー保持部材２との間に作用する付着力よりも大きくなり、急激に増加する。その後、最低定着可能温度（Ｔｃ）と最高定着可能温度（Ｔｈ）の間で最大値となり、その後は僅かずつ低下する傾向を示す。
【００３９】
一方、トナーＴの凝集力Ｆ2は、トナーＴの温度上昇とともに、徐々に低下し、最高定着可能温度（Ｔｈ）を越えると、トナーＴと記録用紙４との間に作用する付着力Ｆ2よりも小さくなり、トナー保持部材２に残留する傾向が生じる所謂ホットオフセット状態となる。
【００４０】
この実施の形態では、上述した特性を利用して、発熱記録装置５の各発熱素子２２1，２２2，２２3，・・・  ２２nの温度を、画像部においては、定着可能温度（Ｔｃ）以上の温度となるように制御し、非画像部においては、ガラス転移温度（Ｔｇ）以上であって、且つ定着可能温度（Ｔｃ）未満の温度となるように制御している。
【００４１】
その結果、画像部においては、図８に示すように、トナーＴと記録用紙４との間に作用する付着力Ｆ3が、トナーＴとトナー保持部材２との間に作用する付着力Ｆ1を上回り、トナ―保持部材２に保持されたトナー層中のトナーＴは、記録用紙４側に転写されると同時に定着される。
【００４２】
一方、非画像部においては、図７に示すように、トナーＴとトナー保持部材２との間に作用する付着力Ｆ1が、トナーＴと記録用紙４との間に作用する付着力Ｆ3を上回り、トナーＴは、トナー保持部材２に保持されたままの状態となり、記録用紙４側に転写されるのを回避することができる。
【００４３】
このように、この実施の形態では、発熱記録装置５の各発熱素子２２1，２２2，２２3，・・・  ２２nを画像部及び非画像部ともに発熱させるとともに、画像部と非画像部との温度差に起因したトナーＴとトナー保持部材２との間に作用する付着力Ｆ1と、トナーＴと記録用紙４との間に作用する付着力Ｆ3との大小関係を利用して、非画像部のトナーＴは、トナー保持部材２側に働く力の方がトナーＴと記録用紙４との間に作用する付着力Ｆ3よりも大きくなるように設定したので、かぶりトナーが発生するのを回避することができる。
【００４４】
[実施の形態２]
図９及び図１０は、実施の形態２に係る画像記録装置を示すものである。図９は、実施の形態２に係る画像記録装置の全体の構成を示しており、図１０は実施の形態２に係る画像記録装置の清掃装置の構成を示している。
【００４５】
＜画像記録装置の全体の構成＞
実施の形態２に係る画像記録装置１は、トナー搬送部材２が一方向にのみ搬送されるものではなく、複数の支持ロール３１、３２に架け渡されて循環移動するように無端ベルト状に形成されている。また、画像記録後にトナー搬送部材２上に残留したトナーＴを除去する清掃装置４０を備えている。
【００４６】
トナー搬送ベルト２を支持するロールのうち、清掃装置４０の位置に配置された支持ロール３１は、駆動ロールとして機能する。この支持ロール３１は、内部に加熱源３３を備えており、支持ロール３１の表面温度を最低定着可能温度（Ｔｃ）以上の温度となるように加熱する。
【００４７】
清掃装置４０は、支持ロール３１側が開口した本体４１を備えており、本体４１の開口部には、支持ロール３１に巻き付けられたトナー搬送ベルト２の表面に残留したトナーを掻き取る清掃板４２を備えている。清掃板４２としては、例えば、ゴム製のブレードが用いられる。
【００４８】
＜画像記録装置の全体及び要部の動作＞
画像記録装置１の基本的な画像記録動作は、上述した実施の形態１と同様である。
【００４９】
この実施の形態２では、トナー搬送ベルト２上に保持されたトナー層が画像信号に応じて記録用紙４上に転写同時定着された後、転写残トナーが付着したトナー搬送ベルト２は、支持ロール３１まで移動する。そして、内部に加熱源３２を有し、表面が最低定着可能温度（Ｔｃ）以上の温度に加熱された支持ロール３１によってトナー搬送ベルト２とともに、転写残トナーが加熱される。その結果、トナー搬送ベルト２上に残留したトナーＴは、トナーＴとトナー搬送ベルト２との付着力が低下し、清掃板４２によって掻き取られ、清掃装置４０の本体４１の内部に回収される。
【００５０】
転写残トナーが除去されたトナー搬送ベルト２は、再度、トナー層形成装置３へと移動し、トナー搬送ベルト２の表面にトナー層が形成される。
【００５１】
なお、この実施の形態では、トナー搬送ベルト２が繰り返し使用されるため、上述したように、トナー搬送ベルト２の表面に残留したトナーの離型性を良好とするため、トナー搬送ベルト２の表面に、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等からなる離型層を形成するのが望ましい。
【００５２】
このように、実施の形態２では、画像記録後のトナー搬送ベルト２の表面を清掃装置４０によって清掃し、転写残トナーを除去することにより、トナー搬送部材としてのトナー搬送ベルト２を繰り返し使用することができ、交換する必要がないため、ユーザの利便性が向上する。
【符号の説明】
【００５３】
１：画像記録装置、２：トナー搬送部材、３：トナー層形成装置、４：記録用紙、５：発熱記録装置、６：制御装置（転写手段）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2013237245.tif 000011
【図１０】
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