JP2003015444A

JP2003015444A - 画像形成方法および画像形成装置

Info

Publication number: JP2003015444A
Application number: JP2001194993A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Adachi; 圭一足立
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2003-01-17

Abstract

(57)【要約】【課題】被記録材先端部から中央部での温度低下や定
着不良を無くすることのできるシンプルで安価な方法で
行える画像形成方法を提供する。【解決手段】被記録材上に画像を付加する画像付加工
程（５〜７）と該画像付加された前記被記録材の加熱定
着を行う加熱定着工程（１１）を有する画像形成装置を
用い、シリンダ８上に被記録材を装着した状態で加熱定
着を行う画像形成方法において、加熱を行うランプヒー
タ２０を前記加熱定着工程１１の上流側に、かつ加熱し
ながら加圧を行うヒートローラ２１を前記加熱定着工程
１１の下流側に設けて、このランプヒータ２０を予め発
熱させかつヒートローラ２１を予備接触部材に接触させ
た後に定着を行うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真、インク
ジェット等の画像形成装置において、記録紙、樹脂等で
できた記録シートもしくは刷版等の被記録材上に形成さ
れた画像をサイズに係わらず均一に定着させるための定
着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】加熱定着技術は、被記録材に画像を外部
から付加する電子写真、インクジェット等の技術を用い
たプリンタ、ファクシミリ、製版機等に広く用いられて
いる。例えば、電子写真式の複写機では、ドラム状の感
光体を露光して静電潜像をつくり、この静電潜像をトナ
ー現像し、記録紙に転写した後、加熱定着を行うことに
より、複写画像が形成される。また、インクジェット、
静電式インクジェットを用いたプリンタでは、記録ヘッ
ドから記録紙にインクを噴射させ、これを乾燥させた後
定着を行い、一連の動作が終了される。また、プリン
タ、ファクシミリ等の印刷以外にも、加熱定着技術は用
いられ、印刷に使用する刷版を作るシステムの中にも組
みこまれている。近年、画像形成装置は小型化・省スペ
ース化等の要請からシリンダ上に被記録材をのせた状態
で定着を行うケースが増えてきている。本件はこのよう
なシリンダ上の定着技術に関する。

【０００３】従来、加熱定着装置には熱源を有するヒー
トローラが単独で用いられ、外部から付加された被記録
材上の樹脂の定着を行っていた。しかし、ヒートローラ
のみではもともと充分な定着性が得られにくく、ヒート
ローラを高温に保持し、定着を行う必要があった。この
ため、ヒートローラ部では劣化が著しく、その寿命は短
かった。その上、近年の印刷、製版の高速化に伴い、画
像形成に要する時間は短縮化され、加熱定着装置におい
ても、短時間で定着を行えることが必要となってきてい
る。そこで、短時間で昇温でき且つヒートローラに負担
をかけない方式を考える必要が生じ、ランプヒータとの
併用について検討がなされることになった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ランプヒー
タ、ヒートローラは、長さ方向（定着する方向）の定着
温度を均一化することが難しく、特にランプヒータ、ヒ
ートローラを併用するハイブリッド定着においては均一
定着は非常に困難であった。すなわち、ランプヒータで
は、点灯直後の出力が小さくて、時間が経つと安定して
くる。このため、被記録材先端部（最初に加熱される部
分）の温度が低下してしまった。一方、ヒートローラで
も被記録材中央部の温度が低下してしまった。このため
に、ランプヒータ、ヒートローラを併用した場合、長さ
方向では温度の均一性が著しく損なわれ、定着に支障を
きたしてしまった。すなわち、被記録材先端部から中央
部では温度の低下が生じ、定着不良となり、従って、印
刷や製版を行った場合には、加熱温度の低い被記録材先
端部から中央部にかけては定着不良により、文字の欠
け、ハイライトのトビ等の画像欠陥が生じた。この被記
録材先端部から中央部での定着不良を無くすために、ラ
ンプヒータ、ヒートローラの出力を上げると、後方部で
の温度が上昇し、定着過多により画像欠陥、記録材の変
形が生ずるほか、装置が故障しやすくなった。以上の問
題に対処するための手段としては、ランプヒータ、ヒー
トローラの制御方法を改良する手段もあるが、制御が複
雑になる。そこで、シンプル且つ安価で、更にランプヒ
ータ、ヒートローラの制御方法によらず、被記録材を均
一に定着することができる技術が必要となった。本発明
の課題はこれらの問題を解決するもので、ランプヒー
タ、ヒートローラの複雑な制御方法を用いることなく、
シンプル且つ安価に被記録材を均一に定着することがで
きる画像形成方法およびその装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の画像形成方法の発明は、被記録材上
に画像を付加する画像付加工程と該画像付加された前記
被記録材の加熱定着を行う加熱定着工程を有する画像形
成装置を用い、シリンダ上に前記被記録材を装着した状
態で加熱定着を行う画像形成方法において、加熱を行う
ランプヒータを前記加熱定着工程の上流側に、加熱しな
がら加圧を行うヒートローラを前記加熱定着工程の下流
側に、そして前記ヒートローラを接触させるための接触
部材を前記ヒートローラ近傍に配備し、前記ヒートロー
ラを前記接触部材に接触させた後に定着を行うことを特
徴とする。請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像
形成方法において、前記加熱定着に用いるランプヒータ
を予め発熱させた後、定着を行うことを特徴とする。請
求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の画像形成方
法において、前記加熱定着に用いるヒートローラが被記
録材と非接触状態にあるときも、ヒートローラを回転さ
せていることを特徴とする。

【０００６】請求項４記載の画像形成装置の発明は、被
記録材上に画像を付加する画像付加部と該画像付加され
た前記被記録材の加熱定着を行う加熱定着部と、少なく
とも加熱定着時に前記被記録材を装着するシリンダとを
有し、前記被記録材を前記シリンダ装着した状態で加熱
定着を行う画像形成装置において、前記加熱定着部に、
加熱を行うランプヒータと、加熱しながら加圧を行うヒ
ートローラと、予備接触部材とを具備し、該ヒートロー
ラを予備加熱用部材に接触させた後に定着を行うことを
特徴とする。請求項５記載の発明は、請求項４記載の画
像形成装置において、前記加熱定着工程の上流側に前記
ランプヒータを、下流側に前記ヒートローラを配置した
ことを特徴とする。その他、考えられる態様としては、
請求項４又は５記載の画像形成装置において、前記ラン
プヒータを予め発熱させた後に定着を行うようにすると
良い。また、別の態様としては、上記画像形成装置にお
いて、前記ヒートローラが非接触状態にあるとき、該ヒ
ートローラを空回転させると良い。さらに、別の態様と
しては、上記画像形成装置において、前記予備接触部材
の機能を前記シリンダが兼用するようにすると良い。

【０００７】以上のように、被記録材上に外部から画像
が付加されると、被記録材がランプヒータで加熱される
と共にヒートローラによって加圧しながら加熱され、画
像が定着される。ヒートローラは、ローラの表面温度を
常に一定に保つ構成となっており、表面温度が下がった
場合はヒートローラの発熱体の出力を大きくし、表面温
度が下がった場合には発熱体の出力を小さくする。とこ
ろが、定着が始まり、ヒートローラが被記録材と接触す
るとローラの表面温度は低下する。この時、ヒートロー
ラでは表面の温度を一定にする機構が作用し、発熱体の
出力が上げられるが、ローラの温度が設定値に復帰する
までには時間を要し、その間ヒートローラによる定着温
度は低くなってしまう。先端部ではローラの表面温度が
下がる前なので、十分な定着温度に達するが、中央部
（ヒートローラの２回転目以降）では、ローラの表面温
度が低下しているため、定着不良が生ずる。他方、ヒー
トローラの温度制御の方法によっては、被記録材後方部
では、発熱体がオーバーシュートし、発熱体の出力が過
多になり、定着温度は上昇することがある。特にＡ４以
上のサイズでは問題となることがある。

【０００８】電子写真複写機、インクジェットプリンタ
等の印刷を行った場合には、特に加熱温度の低い被記録
材先端部から中央部では定着不良により、文字の欠け、
ハイライトのトビ等の画像欠陥がみられる。一方、後端
部で定着過多になった場合には、画像欠陥、記録材の変
形がみられる。被記録材先端部から中央部での定着不良
を無くすために、ランプヒータ、ヒートローラの出力を
上げると、後端部での温度が上昇し、定着過多による画
像欠陥、記録材の変形の他、装置が故障しやすくなる。
この他、電子写真、インクジェット等の技術を用いた製
版機に本定着技術を用いた場合にも、被記録材先端部で
の定着不良が発生し、文字の欠け、ハイライトのトビ等
の画像欠陥、耐刷性の低下等の問題が生じる。

【０００９】このため、定着を行う前に予め予備接触手
段にヒートローラを接触させ、ヒートローラの出力を安
定化させてから定着を行うことにした。予備接触手段に
接触することによって、ヒートローラの発熱体の出力が
大きくなり、被記録材に接触した場合に温度低下を生ず
ることなく、被記録材に均一に定着することができる。
また、この方法を用いた場合には、ヒートローラの制御
方法によらず、均一な定着を行うことができる。

【００１０】ランプヒータにおいても、電圧を印加して
から発熱体からの安定な出力供給が得られるまでに時間
を要し、出力が安定化するまでの間、定着温度は低下す
る。出力が安定化されない理由としては、ランプヒータ
の立ち上がりに時間を要する他、ランプヒータ周囲の環
境を加熱する必要があることが挙げられる。定着温度が
低下すると、得られた画像品質は劣化する。そこで、定
着を行う前に予めランプヒータを一定時間発熱させ（予
備加熱）、出力を安定化させてから定着を行うことにし
た。ランプヒータを予備加熱することによって、ランプ
ヒータの出力は安定化し、被記録材先端部の温度低下を
防止することができた。ヒートローラは予備接触、被記
録材の定着時の他は、非接触状態となっている。ところ
が、ヒートローラの円周方向では、機械構造により空間
的な異方性が生じ、熱拡散の状況が異なってくる。従っ
て、非接触状態では、ヒートローラの円周方向で温度が
不均一となり、定着を行ったときに長さ方向で定着温度
が不均一となる。このため、ヒートローラが非接触状態
にある時には、空回転を行い、円周方向での温度を均一
化することにした。これにより、非接触時にもヒートロ
ーラの表面温度は均一となり、長さ方向で定着温度を均
一化することができた。

【００１１】

【発明の実施形態】１）実施例１まず、本発明を電子写真複写機に応用した例を図１に示
す。図１は電子写真複写機の断面図を表すものである。
図１に示す電子写真複写機の画像形成装置１は、一般の
電子写真複写機の場合と同様に、装置本体２の上にプラ
テン４を配置している。前記プラテン４にセットした原
稿の画像を走査装置３によって読取り、原稿画像に応じ
た画像パターンを感光体ドラム５に露光パターンとして
付与する機構となっている。感光体ドラム５の周囲に
は、一般の電子写真方式を用いた画像形成機構が配置さ
れている。すなわち、まず、帯電コロトロン６により、
感光体ドラムの表面を一様に帯電させ、原稿を読みとっ
たパターンを走査露光して静電潜像を形成する。次に現
像装置７からトナーを供給して、静電潜像にトナーを付
着させ、静電潜像に応じたトナー画像を形成する。この
感光体ドラム上に形成されたトナー画像は、図示しない
電源によって感光体ドラム５と転写ローラ８の間に電圧
を印加することによって、転写ローラ８上に装着された
記録材上に転写される。ここで、転写ローラ８には、給
紙部１５から記録紙が枚葉されて供給されるが、供給の
方法はこれに限らず、例えば、給紙ロールを設けて行っ
ても良い。感光体ドラム上表面に残存したトナー等はク
リーニング装置９により除去される。

【００１２】画像転写部の直前部では、用紙搬送路１２
の端部に用紙を合わせるための整合装置１３を具備して
いる。すなわち、給紙トレイから供給される用紙の整合
動作を行い、感光体ドラム上に形成されるトナー画像に
合わせて、所定のタイミングで、用紙を画像転写部に向
けて送り出すようにしている。トナー画像が転写された
用紙は、定着装置１１へ搬送され、定着部に入る。定着
部には、本発明により近赤外線ランプヒータ２０とコピ
ー用紙を加圧かつ加熱するヒートローラ２１が具備され
ている。それも、定着部においてランプヒータ２０をヒ
ートローラ２１の上流側に設けている。ランプヒータ２
０は用紙を予め所定の表面温度まで加熱する働きをする
もので、このようにヒートローラ２１による定着の前に
予め用紙を所望温度まで加熱しておくことで、ヒートロ
ーラ２１のみで版材を加熱する必要が無くなるため、ヒ
ートローラ２１の設定温度を下げることができる。ヒー
トローラ２１の材質にもよるが、ヒートローラ２１の設
定温度を上げると、ヒートローラ２１を構成するゴム材
質が加速度的に劣化し、ゴム材質であるモノマー成分や
添加剤が溶出するいわゆる‘泣き出し’が生じることが
ある。これに対し、ランプヒータ２０を併用することに
よりヒートローラ２１を高温に設定する必要がなくな
り、ヒートローラ２１の耐久性が向上し、‘泣き出し’
の問題が無くなる。この他、ヒートローラ２１が高温時
にはローラの軸受けが劣化することがあるが、ランプヒ
ータ２０と併用することで設定を下げ、軸受けの劣化を
防ぐことができる。尚、ヒートローラ２１の温度として
は定着性を持たせるために３０°Ｃ〜２５０°Ｃである
ことが好ましく、より好ましくは６０°Ｃ〜２００°Ｃ
である。更に、ヒートローラ２１による定着の前に、予
め被記録材を加熱しておくことで、定着時間を短縮する
ことができる。また、ランプヒータ２０からヒートロー
ラ２１による定着までの時間は短い方が望ましく、ラン
プヒータ２０とヒートローラ２１の加熱による記録材上
での最高到達温度の差は５秒以内である。

【００１３】定着部に挿入された後、トナー画像が転写
された用紙はランプヒータ２０によって加熱され昇温す
る。この後、ヒートローラ２１で加熱しながら加圧を行
うことにより、用紙上のトナーを軟化又は溶融させた状
態で用紙に押し込んで、定着性を促進させる。ここで
は、ランプヒータ２０で加熱した後にヒートローラ２１
で加熱・加圧定着を行う場合について記述したが、ヒー
トローラ２１で処理した後に、ランプヒータ２０を用い
ても、効果は小さくなるが、ヒートローラ２１単独の場
合よりも良好な定着性を持たせることができる。また、
ヒートローラ２１、ランプヒータ２０の発熱は印加する
電圧で制御されるが、制御方法はこれに限られたことで
はない。

【００１４】ヒートローラ２１の材質はＳｉゴム製であ
るが、フッ素系、ＮＢＲ系ゴムのゴムローラを用いても
良く、その他の材質のものを用いても構わない。また、
ゴムローラ表面を所定厚（例えば４００μｍ）の樹脂シ
ートで覆うようにしてもよい。ここで、ヒートローラ２
１のニップ圧としては充分な定着性を得るため、０．０
５ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、より好ましくは、０．１ＭＰ
ａ〜２０ＭＰａである。一方、ここでは近赤外線のラン
プヒータを用いたが、この他にも遠赤外線のランプヒー
タ、セラミックヒータ、及び輻射ヒータを適用すること
ができる。更に、加熱手段を増やし、ヒートローラ、ラ
ンプヒータを２本以上用いることもできる。

【００１５】ランプヒータ２０、ヒートローラ２１での
定着に先立って、ランプヒータ２０では予備加熱、ヒー
トローラ２１では予備接触が行われる。ランプヒータ２
０での予備加熱は２秒間以上であることが好ましく、よ
り好ましくは３秒間以上である。更に予備加熱終了後早
いタイミングで、定着を行うことが望まれる。予備加熱
終了から定着開始まで時間は１０秒以内であれば効果が
あるが、より好ましくは６秒以内である。予備加熱時の
ランプヒータ２０の出力は、定着開始時の出力（ここで
は印加電圧）の５０％〜２００％であることが好まし
く、より好ましくは７０％〜１５０％の出力である。ヒ
ートローラ２１は表面温度が一定になる構成になってお
り、図示しない表面温度を検知する手段によって得た表
面温度によって、出力を制御して表面温度を一定に保っ
ている。出力の制御は、電圧を印加する時間により行っ
ているが、制御の方法はこれに限られたことではなく、
発熱体に印加する電圧を変調させる手段もある。また、
ここでは表面温度を検知して、温度制御を行うように記
述したが、予め必要な電圧の供給量を算出した上で、温
度検出なしで供給量を変調して温度制御を行ってもよ
い。

【００１６】予備接触の方法は、図２に示すように２通
り考えられる。１つは図２（Ａ）に示すように転写ロー
ラを接触部材として用いる方法である。図において、８
は記録材を装着する転写ローラ、２０は近赤外線ランプ
ヒータ、２１はヒートローラである。図のように、定着
前にヒートローラ２１を転写ローラ８と接触させるよう
にするもので、例えば、転写ローラ８の１周目を予備加
熱、予備接触とし、２周目以降に定着を行うようにする
ものである。

【００１７】もう１つは、図２（Ｂ）に示すように別途
設けた接触部材を用いる方法である。図において、８は
記録材を装着する転写ローラ、２０は近赤外線ランプヒ
ータ、２１はヒートローラ、２３は接触部材である。こ
のように接触部材２３を別途ヒートローラ２１の近傍に
設け、定着前にヒートローラ２１を接触部材２３と予備
接触させることにより、図２（ａ）のような転写ローラ
上の記録紙に与える熱・圧力の印加回数を減らすように
しても良い。

【００１８】ここで使用する転写ローラは、金属シリン
ダに断熱材を装着して用いている。金属シリンダ単独で
も使用できるが、断熱材を用いることによって、定着に
要するエネルギーを抑制している。ここで使用する断熱
材としては、断熱効果のあるものであれば良いが、具体
的にはグラスウール・ロックウール等の無機系繊維、ポ
リスチレン・ポリカーボネート・ポリエステル・ポリエ
チレン・テフロン（登録商標）・ポリビニルアルコール
・ポリアセタール・ニトロセルロース・ナイロン・エチ
ルセルロース・エポキシ樹脂・アルキド樹脂・メラミン
樹脂・尿素樹脂・ＡＢＳ樹脂・アクリル樹脂、ポリウレ
タン・ネオプレン・セルロースアセテート・ブナＳ・ブ
ナＮ・天然ゴム・フェノール樹脂・ケイ素樹脂・エポキ
シ樹脂、シリコンゴム・ポリカーボネート・ポリプロピ
レン・ネオプレン・塩化ビニル樹脂、ブチルゴム等の材
料及びこれらを用いた発砲材料が使用される。また、接
触部材２３は同様に金属製のシリンダから構成されてい
るが、予備接触として効果があればよく、上述した断熱
層を特に用いる必要はないが、転写ローラと同じ熱伝導
率を持つ方が望ましい。予備接触終了後早いタイミング
で、定着を行うことが望まれ、予備接触終了から定着開
始まで時間は１０秒以内であり、より好ましくは６秒以
内である。予備接触は勿論ヒートローラを予備接触部材
に接触させた状態で回転させ、定着を行うローラ全面を
接触させる。予備接触では、ロール表面を３回以上回転
させ接触させることが必要であり、かつ２秒以上接触時
間を設けることが必要である。ヒートローラは、予備接
触・定着を行う以外は非接触の状態になっており、その
際空回転をし、ローラの円周方向での温度の均一化を図
っている。すなわち、円周方向では、装置構造により環
境に異方性が生じ、熱伝導、空気の流れ等が均一でなく
なる。従って、ヒートローラを非接触時に空回転させな
ければ、円周方向で表面温度が変化し、均一な定着がで
きなくなる。

【００１９】その後、定着処理が行われたコピー用紙
を、分離爪１７で転写ローラから取り外され、排出トレ
イ１４に排出される。前記画像形成装置１の本体２の画
像転写部に向けて用紙を供給するために、装置本体２の
下部に給紙部１５を配置し、搬送ローラ装置１６を用い
て、用紙を送り出すようにしている。尚、本装置に適用
する用紙のサイズは、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ｂ４、Ｂ５サ
イズであるが、本定着技術は、用紙サイズを問わず有効
であり、Ａ１などの大サイズのほか、Ａ３ｗサイズ、ハ
ガキ、封筒印刷にも有効である。

【００２０】以上の画像形成方法は乾式トナー現像、湿
式トナー現像の双方に適用できるが、湿式現像に適用し
た場合は、機内で蒸発した溶剤を取り除くために機内の
密閉性を上げ、溶媒を除去する機構を設ける。溶媒回収
の方法は、溶媒を含んだ機内の空気を吸引し、これを冷
却することによって液化させる機構が設けられている。

【００２１】次に、上述した複写機に本発明を適用し、
加熱定着を行った。ヒートローラ（日立金属（株）製）
定着に先立ち、近赤外線ランプヒータにより被記録材の
温度を１００°Ｃまで加熱昇温した。定着条件はヒート
ローラ表面温度１８０°Ｃ、記録材の搬送速度１０ｍｍ
／ｓｅｃ、ヒートローラの被記録材への印加圧力（ニッ
プ圧）０．８ＭＰａであった。以下、表１に基づいて、
被記録材端部から近赤外線ランプヒータの予備加熱、ヒ
ートローラの予備接触と被記録材の表面温度と画像再現
性を検証する。

【００２２】

【表１】被記録材上温度が幅方向中央部でおよそ１２５°Ｃにな
るように、ランプヒータ、ヒートローラの出力調整を行
った。このとき、ヒートローラの接触は３回転以上行っ
た。実施例１において、予備加熱時間および予備接触時
間をそれぞれ３秒にして、かつ上記ヒートローラの空回
転を行わせた。比較例１においては、実施例１における
予備加熱時間を行わず、他は実施例１と同じである。比
較例２においては、実施例１における予備接触時間を行
わず、他は実施例１と同じである。比較例３において
は、実施例１における予備加熱時間と予備接触時間の両
方を行わず、ヒートローラの空回転のみを行わせた。実
施例２において、予備加熱時間および予備接触時間をそ
れぞれ２秒にして、かつ上記ヒートローラの空回転を行
わせた。比較例４においては、実施例２における予備接
触時間を１秒少なくして１秒とした以外は実施例２と同
じである。比較例５においては、実施例２における予備
加熱時間を１秒少なくして１秒とした以外は実施例２と
同じである。比較例６においては、ヒートローラの空回
転を行わなかった以外は実施例２と同じである。その結
果、被記録材上温度が幅方向中央部でおよそ１２５°Ｃ
になるように制御した場合の被記録材中の実際の最低温
度は、実施例１では１２２°Ｃ、比較例１では９９°
Ｃ、比較例２では１１０°Ｃ、比較例３では１０１°
Ｃ、実施例２では１２０°Ｃ、比較例４では１０８°
Ｃ、比較例５では１０５°Ｃ、比較例６では１１０°Ｃ
となった。また、定着後の画像再現性は、実施例１では
優、比較例１では不良、比較例２では可、比較例３では
不可、実施例２では良好、比較例４〜６では可となっ
た。以上の結果から分かることは、予備加熱時間および
予備接触時間が２秒以上であれば、定着後の画像再現性
は良好であるが、２秒に満たない場合、定着後の画像再
現性は劣化することが判明した。

【００２３】図３は、実施例１と比較例１〜３におい
て、被記録材についての先端距離対表面温度を示すグラ
フである。横軸は被記録材先端からの距離（ｃｍ）、縦
軸は被記録材の表面温度（°Ｃ）。●は実施例１（予備
加熱および予備接触あり）、□は比較例１（予備接触の
み）、○は比較例２（予備加熱のみ）、△は比較例３
（予備加熱と予備接触の両方を行わず。）についてのも
のである。図３から分かることは、先端部からの距離に
対して、被記録材上の温度変化を見ると、ランプヒータ
の予備加熱時間を省くと、先端部の温度が低下し、定着
性が劣化する。更に、ヒートローラの予備接触を省いた
場合、先端部以降の温度が低下し、定着性が乏しくなる
ことが分かった。このように、近赤外線ランプヒータを
適切な時間予備加熱、ヒートローラについても適切な時
間予備接触させることで、定着温度を長さ方向（定着方
向）で均一化することができる。更に、ヒートローラに
ついては、定着・予備接触を除く非接触状態での空回転
によって、定着温度を均一化することができる。

【００２４】２）実施例２次にインクジェットプリンタに応用した例を図４に示
す。図４は、インクジェット記録装置を有する画像記録
装置の断面を示している。インクジェット記録装置の底
部には記録紙、樹脂製のシートである被記録材４０が入
ったカセット４１が装填されている。被記録材搬送方向
の下流側には搬送ローラ対４３と、記録ヘッド４５１を
搭載したキャリッジ４５とが配置されている。記録ヘッ
ド４５１としては、シェアモードの５００チャンネルピ
エゾインクジェット装置（Ｘａａｒ社製ＸａａｒＪｅｔ
５００Ｓ）を使用し、油性インク（同社製）を用いた。
描画解像力は７２０ｄｐｉとし、ドットは８段階で大き
さを変えて、階調を制御した。若干描画の際にはドット
径が変動したが、問題とはならないレベルであった。被
記録材は搬送ローラ４３により、描画ドラム４６に装着
されるが、これに先立ち粉塵の除去が行われる。粉塵除
去の方法は、粘着ローラ４４によって表面の粉塵を吸着
する方法をとっているが、方法はこれに限らず、例えば
空気流などで除去しても良い。被記録材は次に記録ヘッ
ドの下へ搬送され、描画が行われる。描画が終了すると
加熱定着部１１で、ランプヒータ２０、ヒートローラ２
１による定着が行われるが、これに先立って本発明によ
りランプヒータ２０の予備加熱、ヒートローラ２１の予
備接触が行われる。すなわち、描画が終了すると、ラン
プヒータ２０が点灯、ヒートローラ２１が描画ドラム４
６または描画ドラム４６上の記録材に接触した状態で１
回転する。通常このときの描画ドラムの回転速度は、定
着時の速度よりも速く、予備加熱・予備接触では、十分
に昇温せず、定着はしない。次いで、定着動作に入り、
定着が行われる。その後、描画ドラム上の被記録材は、
図示しない分離爪により、描画ドラム４６から離され、
搬送ローラ４７によって排出トレイ４８に排出される。

【００２５】描画及び定着動作によりインク中の溶媒が
気化し、機内に充満する。そこで破線内で囲った箇所で
は、密閉性をあげ、溶媒回収機構を設けて機内の気化し
た溶媒を回収している。回収方法は、機内の空気を溶媒
回収機構４９に送り、これを冷媒で冷やすことによっ
て、溶媒を分離して、分離後の空気を機内に送り返して
いる。記録ヘッドはキャリッジにより紙面に対して垂直
方向に移動しながら、インクを吐出し、画像信号に応じ
た画像を描画する。この時、被記録材上では一定幅の画
像描画が行われる。すなわち、被記録材上では一行の描
画が終了するごとに搬送ローラ対により、被記録材は一
行分搬送され、次の行の描画を行う。このような動作を
繰り返し行う。

【００２６】以上では、被記録材に直接描画を行い定着
する方式について説明したが、画像形成の方法はこれに
限らず、図５に示すように転写ドラムを用いて、描画ド
ラム上にできた画像を被記録材に転写しても良い。図５
は、転写ドラムを備えた画像記録装置の断面を示してい
る。５６は画像担持体としての描画ドラムで、金属、プ
ラスチック、硝子、セラミック等で形成され、被記録材
５０との密着性を向上させるために、弾性層を備えても
よい。キャリッジ５５の記録ヘッド５５１はインクジェ
ット記録装置を有し、これによって描画ドラム５６の表
面層に画像を形成する。このとき、描画ドラム５６の表
面層に画像を形成する際は転写ドラム５２は描画ドラム
５６と接触しないように退避させておく。描画ドラム５
６に画像を形成した後、転写ドラム５２を描画ドラム５
６に近づけて所定圧力で接触する。そして、被記録材５
０をカセット５１から取り出し、描画ドラム５６と転写
ドラム５２との間に挟持させることにより、被記録材５
０を描画ドラム５６に接触させて転写が行われる（図５
はこの状態を示している。）。描画ドラム５６の表面に
画像を形成する際に、描画ドラム５６の表面温度が３０
℃〜４０℃の範囲で加熱されているため、描画ドラム５
６と被記録材５０とを接触させた場合、熱が印加された
状態で描画ドラム５６の表面の画像が被記録材５０に転
写され、また、描画ドラム５６と被記録材５０との接触
圧力と相まって被記録材５０に転写された画像は確実に
保持される。さらに、後述する本発明による定着工程
で、被記録材５０に転写された画像を定着することによ
り、被記録材５０の画像の保持力はより一層高まる。転
写が終了すると加熱定着部１１で、ランプヒータ２０、
ヒートローラ２１による定着が行われるが、これに先立
って本発明によりランプヒータ２０の予備加熱、ヒート
ローラ２１の予備接触が行われる。転写が終了すると、
ランプヒータ２０が点灯、ヒートローラ２１が記録材ま
たは描画ドラムに接触した状態で１回転する。通常この
ときの描画ドラムの回転速度は、定着時の速度よりも速
く、予備加熱・予備接触では、十分に昇温せず、定着は
しない。その後、定着動作に入り、定着が行われる。そ
の後、描画ドラム上の被記録材は、図示しない分離爪に
より、転写ドラム５２から離され、搬送ローラ５７によ
って排出側に排出される。また、被記録材５０の供給は
カセット以外でもよく、例えばロールで供給しても良
い。記録部から排出されてきた被記録材は、加熱定着部
で定着される。ヒートローラ（日立金属（株）製）定着
による加熱により画像を強固にするが、ヒートローラ定
着に先立ち、近赤外線ランプヒータ２０により被記録材
の温度を６０°Ｃまで加熱した。定着条件はヒートロー
ラ温度１５０°Ｃ、記録材の搬送速度１２ｍｍ／ｓｅ
ｃ、ヒートローラの被記録材への印加圧力（ニップ圧）
０．６ＭＰａである。また、ヒートローラの予備接触の
回数は３回転以上とした。

【００２７】以下、表２に基づいて、被記録材端部から
近赤外線ランプヒータの予備加熱、ヒートローラの予備
接触と被記録材の表面温度と画像再現性を検証する。

【００２８】

【表２】被記録材上温度が幅方向中央部でおよそ８０°Ｃになる
ように、ランプヒータ、ヒートローラの出力調整を行っ
た。実施例３において、予備加熱時間および予備接触時
間をそれぞれ２秒にして、かつ上記ヒートローラの空回
転を行わせた。比較例７においては、実施例３における
予備接触時間を１秒少なくして１秒とした以外は実施例
３と同じである。比較例８においては、実施例３におけ
る予備加熱時間を１秒少なくして１秒とした以外は実施
例３と同じである。比較例９においては、ヒートローラ
の空回転を行わなかった以外は実施例３と同じである。
その結果、被記録材上温度が幅方向中央部でおよそ８０
°Ｃになるように制御した場合の被記録材中の実際の最
低温度は、実施例３では７８°Ｃ、比較例７では６０°
Ｃ、比較例８では６７°Ｃ、比較例９では６８°Ｃとな
った。また、定着後の画像再現性は、実施例３では良
好、比較例７では不良、比較例８では可、比較例９では
可となった。被記録材上温度が幅方向中央部でおよそ８
０°Ｃになるように、ランプヒータ２０、ヒートローラ
２１の出力調整を行ったところ、予備加熱時間と予備接
触時間がそれぞれ２秒以上であれば、定着後の画像再現
性は良好であるが、２秒に満たない場合、定着後の画像
再現性は劣化する。更に、ヒートローラ２１の予備接触
を省いた場合、先端部以降の温度が低下し、定着性が乏
しくなる、ことが分かった。このように、近赤外線ラン
プヒータを適切な時間予備加熱、ヒートローラ２１につ
いても適切な時間予備接触させることで、定着温度を長
さ方向（定着方向）で均一化することができる。更に、
ヒートローラ２１については、定着・予備接触を除く非
接触状態での空回転によって、定着温度を均一化するこ
とができ、最低温度を７０°Ｃ以上にすることができ
る。この時、定着画像の再現性は良好で、得られた印刷
物は光沢があり、印刷後に定着不足のため文字が欠けた
りすることはなかった。一方、ランプヒータ２０の予備
加熱、ヒートローラ２１の予備接触、空回転が不十分で
あれば、定着画像に文字や網点の欠けがみられる他、光
沢がなく、画像再現性に劣った。

【００２９】３）実施例３次に、ピエゾ式インクジェット装置（Ｅｐｓｏｎ社製カ
ラリオＰＭ７５０Ｃ）、Ｘａａｒ社製油インクを用い、
版材に、描画をおこなった。尚、版材には以下に示す親
水性の画像受理層を設けた紙版材を用いた。

【００３０】紙版材には上質紙（１００ｇ／ｍ²）の両
面にポリビニルアルコール、ＳＢＲラッテクス、カオリ
ン、メラミン樹脂主成分とする耐水性層を設けた。更
に、この支持体上に以下のように作成した分散液を乾燥
後塗布量として５ｇ／ｍ²となるように画像受理層を設
けて紙版材とした。

【００３１】・分散液Ａゼラチン（和光純薬一級品）２ｇコロイダルシリカ（日産化学製：スノーテックスＣ、２０％水溶液）１３ｇシリカゲル（富士シリシア化学製：サイリシア＃３１０）５ｇ硬膜剤０．３ｇ蒸留水６７ｇ作成方法ガラスビーズを添加しペイントシェーカーで１０分間分散

【００３２】図６は上述したピエゾ式インクジェット装
置ヘッドと定着部を片面単色印刷機に搭載した図の断面
図である。図６において、６０が機上描画片面単色印刷
機で、この機上描画片面単色印刷機６０は、版胴６１、
ブランケット胴６２及び圧胴６３を一つずつ有し、平版
印刷を行う際には版胴６１に対して転写用のブランケッ
ト胴６２が圧接するように配置され、ブランケット胴６
２にはこれに転写された印刷インク画像を被記録材Ｐに
転移させるための圧胴６３が圧接するように配置されて
いる。吐出ヘッド６４は画像データに対応して版胴６１
上に装着された版材６９上に専用油性インク６５を吐出
し画線部を形成する。機上描画片面単色印刷機６０に
は、さらに、版材６９上の親水部（非画像部）に湿し水
を供給する湿し水供給装置６６、印刷インク供給装置６
７、及び版材６９上に描画された油性インク画像を強固
にするための定着装置１１を備えている。そこで、ま
ず、版胴６１に版材６９を装着し、版胴６１の回転によ
り主走査を行ない、版胴６１一回転毎に吐出ヘッド６４
を版胴の軸方向に移動して油性インクを版胴６１に装着
した版材６９に吐出ヘッド６４から吐出する。これによ
り、版材６９には印刷原稿の濃淡に応じた網点画像が油
性インクで描画される。この動作は、版材６９上に印刷
原稿一色分の油性インク画像が形成され刷版ができあが
るまで続く。形成された油性インク画像は、本発明によ
る定着装置１１で加熱等により強化される。刷版形成後
の印刷工程は公知の平版印刷方法と同様で、油性インク
画像が描画された版材６９に、印刷インク及び湿し水を
与え印刷画像を形成し、この印刷インク画像を版胴６１
と共に回転しているブランケット胴６２上に転写し、次
いでブランケット胴６２と圧胴６３との間を通過する被
記録材５０上にブランケット胴６２上の印刷インク画像
を転移させることで一色分の印刷が行われる。印刷終了
後の版材６９は版胴６１から取り除かれ、ブランケット
胴６２上のブランケットはブランケット洗浄装置６８に
より洗浄され、次の印刷可能な状態となる。このような
機上描画片面単色印刷機６０のギャップを１．５ｍｍに
調整し、画像データを演算制御部に伝送し、３２チャン
ネルを使用して、版胴６１を回転させ、吐出ヘッド６４
を移動し、版胴６１上に装填された紙版６９にインクを
吐出描画させた。（描画解像力７２０ｄｐｉ）

【００３３】さらに、本発明によりヒートローラ（日立
金属（株）製）定着２１による加熱により画像を強固に
し、刷版を作成した。尚、ヒートローラ定着２１に先立
ち、近赤外線ランプヒータ２０により被記録材１０の温
度を６０°Ｃまで加熱した。定着条件はヒートローラ温
度１４０°Ｃ、記録材の搬送速度１０．６ｍｍ／ｓｅ
ｃ、ヒートローラの被記録材への印加圧力（ニップ圧）
０．５５ＭＰａである。そして、インクジェットヘッド
を保護のため、インクジェット記録装置を副走査手段と
共に、版胴の近接エリアから７０ｍｍ退け、その後、印
刷インキおよび湿し水を与え、印刷インキ画像を版胴と
共に回転しているブランケット胴上に転写し、ブランケ
ット胴６２と圧胴６３との間を通過する印刷用コート１
０紙上にブランケット胴６２上の印刷インキ画像を転移
させ、印刷を行った。

【００３４】以下、表３に基づいて、被記録材端部から
近赤外線ランプヒータ２０の予備加熱、ヒートローラの
予備接触と被記録材の表面温度と画像再現性を検証す
る。ランプヒータ２０の予備加熱時間とヒートローラ２
１の予備接触時間、非接触時の空回転の有無の影響をみ
た。ヒートローラの予備接触の回数は３回転以上とし
た。版面温度が幅方向中央部でおよそ７０°Ｃになるよ
うに通過させた。

【００３５】

【表３】被記録材上温度が幅方向中央部でおよそ７０°Ｃになる
ように、ランプヒータ２０、ヒートローラ２１の出力調
整を行った。実施例４において、予備加熱時間および予
備接触時間をそれぞれ２秒にして、かつ上記ヒートロー
ラ２１の空回転を行わせた。比較例１０においては、実
施例４における予備接触時間を１秒少なくして１秒とし
た以外は実施例４と同じである。比較例１１において
は、実施例４における予備加熱時間を１秒少なくして１
秒とした以外は実施例４と同じである。比較例１２にお
いては、ヒートローラ２１の空回転を行わなかった以外
は実施例４と同じである。その結果、版面温度が幅方向
中央部でおよそ７０°Ｃになるように制御した場合の被
記録材中の実際の最低温度は、実施例４では７０°Ｃ、
比較例１０では５７°Ｃ、比較例１１では６０°Ｃ、比
較例１２では６０°Ｃとなった。また、定着後の画像再
現性は、実施例４では良好、比較例１０〜１２ではとも
に可となった。以上、版面温度が幅方向中央部でおよそ
７０°Ｃになるように通過させた結果、予備加熱時間お
よび予備接触時間が２秒以上であれば、定着後の画像再
現性は良好であるが、２秒に満たない場合、定着後の画
像再現性は劣化する。更に、ヒートローラ２１の予備接
触を省いた場合、先端部以降の温度が低下し、定着性が
乏しくなることが分かった。

【００３６】このように、近赤外線ランプヒータ２０を
適切な時間予備加熱、ヒートローラ２１についても適切
な時間予備接触させることで、定着温度を長さ方向（定
着方向）で均一化することができる。更にヒートローラ
２１については、定着・予備接触を除く非接触状態での
空回転によって、定着温度を均一化することができ、最
低温度を６５°Ｃ以上にすることができる。この時、刷
版上の定着画像の再現性は良好で、この刷版を用いて得
られた印刷物は、通し枚数一万枚後でも、定着不足のた
め文字が欠けたり、ハイライトがとんだりすることはな
かった。一方、予備加熱、予備接触、空回転が不十分で
あれば、印刷物上において、文字の欠け、ハイライトの
トビ等の画像欠陥が見られた。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、被記録材上に画像を付加
する画像付加工程と該画像付加された前記被記録材の加
熱定着を行う加熱定着工程を有する画像形成装置を用
い、シリンダ上に前記被記録材を装着した状態で加熱定
着を行う画像形成方法において、前記加熱定着工程の上
流側に加熱を行うランプヒータ２０と下流側に加熱しな
がら加圧を行うヒートローラ２１を具備し、このランプ
ヒータ２０を予め発熱させかつヒートローラ２１を予備
接触部材に接触させた後に定着を行うようにすることに
より、従来方法が有していた被記録材先端部から中央部
での温度低下や定着不良を無くすること、シンプルかつ
安価な方法で行えることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した電子写真複写機の図である。

【図２】予備接触の具体的方法を２通り示す図である。

【図３】被記録材についての先端距離対表面温度を示す
グラフである。

【図４】本発明を実施したインクジェット記録装置を有
する画像記録装置の断面図である。

【図５】本発明を実施した転写ドラム型の画像記録装置
の断面図である。

【図６】本発明を実施した片面単色印刷機の断面図であ
る。

【符号の説明】

１電子写真複写機の画像形成装置２画像形成装置本体３走査装置４プラテン５感光体ドラム６帯電コロトロン７現像装置８転写ローラ９クリーニング装置１１定着装置１２用紙搬送路１３整合装置１４排出トレイ１５給紙部１６搬送ローラ装置１７分離爪２０ランプヒータ２１ヒートローラ２３接触部材４０被記録材４１カセット４３搬送ローラ対４５１記録ヘッド４５キャリッジ４６描画ドラム４４粘着ローラ４７搬送ローラ４８排出トレイ５０被記録材５５キャリッジ５５１記録ヘッド５６描画ドラム５７搬送ローラ６０機上描画片面単色印刷機６１版胴６２ブランケット胴６３圧胴６４吐出ヘッド６５専用油性インク６６湿し水供給装置６７印刷インク供給装置６８ブランケット洗浄装置６９版材

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/16 １０１Ｇ０３Ｇ 15/24 ３Ｋ０５８ 15/24 Ｈ０５Ｂ 3/00 ３３５Ｈ０５Ｂ 3/00 ３３５Ｂ４１Ｊ 3/04 １０１ＺＦターム(参考） 2C056 EA24 FD13 HA45 HA46 2H033 AA02 BA11 BA25 BA26 BA27 BB18 BB21 BE09 2H078 AA10 AA29 BB01 BB12 CC06 2H086 BA02 BA52 BA53 BA55 BA56 BA60 2H200 FA16 GB40 GB41 JA07 JA08 JC02 3K058 AA91 BA18 DA02 GA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被記録材上に画像を付加する画像付加工
程と該画像付加された前記被記録材の加熱定着を行う加
熱定着工程を有する画像形成装置を用い、シリンダ上に
前記被記録材を装着した状態で加熱定着を行う画像形成
方法において、加熱を行うランプヒータを前記加熱定着
工程の上流側に、加熱しながら加圧を行うヒートローラ
を前記加熱定着工程の下流側に、そして前記ヒートロー
ラを接触させるための接触部材を前記ヒートローラ近傍
に配備し、前記ヒートローラを前記接触部材に接触させ
た後に定着を行うことを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】前記加熱定着に用いるランプヒータを予
め発熱させた後、定着を行うことを特徴とする請求項１
記載の画像形成方法。
【請求項３】前記加熱定着に用いるヒートローラが被
記録材と非接触状態にあるときも、ヒートローラを回転
させていることを特徴とする請求項１又は２記載の画像
形成方法。
【請求項４】被記録材を装着するシリンダと、該被記
録材上に画像を付加する画像付加部と、該画像付加され
た前記被記録材の加熱定着を行う加熱定着部と、を有
し、前記被記録材を前記シリンダ装着した状態で加熱定
着を行う画像形成装置において、前記加熱定着部に、加熱を行うランプヒータと、加熱し
ながら加圧を行うヒートローラと、予備接触部材とを具
備し、該ヒートローラを予備加熱用部材に接触させた後
に定着を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】前記加熱定着工程の上流側に前記ランプ
ヒータを、下流側に前記ヒートローラを配置したことを
特徴とする請求項４記載の画像形成装置。