JP2003066783A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
着不良が発生しない、画像再現性の高い、高速画像形成
可能な画像形成装置を提供する。 【解決手段】プリント開始時の紙間を広げて、引き続き
連続プリントされる場合には段階的に紙間を縮小させ
る。
Description
ネルギーを記録材に付与する方式の定着装置を備えた画
像形成装置に関する。
ァックス等の画像形成装置を例にして説明する。
装置の作像部に於いて電子写真・静電記録・磁気記録な
どの適宜の画像形成プロセス手段により、加熱溶融性の
樹脂等よりなるトナー(顕画剤)を用いて記録材の面に
直接方式若しくは間接(転写)方式で形成したトナー画
像を記録材面に永久固着画像として加熱定着処理をする
装置である。
ゲンランプ等の熱源を内蔵させて所定の定着温度に加熱
・温調した定着ローラ(熱ローラ)と加圧ローラとの回
転ローラ対を形成して、該ローラ対の圧接ニップ部(定
着ニップ部)に被加熱材としての、未定着トナー画像を
形成担持させた記録材を導入して挟持搬送させることで
未定着のトナー画像を記録材面に加熱定着させるローラ
定着装置がある。
を制御してローラを所定温度に保つために、ローラ表面
にサーミスタ等の温度検出手段を接触させて温度検出を
行う。この検出温度に基づき温度制御手段は、ハロゲン
ヒータの点灯を制御し、ローラ表面温度を所定温度に維
持する。
フッ素系樹脂や耐熱弾性材の被覆層を設けてあるのが一
般的である。
ためには、記録材の間隔を短くして単位時間に多くの枚
数を給送するのが効果的である。一方、上記フッ素系樹
脂や耐熱性弾性材の熱伝導率は一般的に低く、記録材間
隔が短い場合にローラ表面の温度が低下して、連続給送
開始まもなく、定着不良やグロスの著しい低下が見られ
る場合があった。
において上記現象が発生すると、ページ間でグロスや鮮
鋭度、色度が異なって画質再現性の低下という不具合が
発生する。
しない、画像再現性の高い、高速画像形成可能な画像形
成装置が要望されている。
成装置を提供するものである。
徴とする画像形成装置である。
を形成し、加熱装置により該記録材上に定着像を形成す
る画像形成装置であって、前記加熱装置は、前記記録材
に表面が接触可能に配設される熱伝導回転体と、該熱伝
導回転体を加熱する加熱手段とを備え、前記記録材が前
記熱伝導回転体に接触しながら搬送・加熱されることに
より加熱処理を施す加熱装置であって、前記加熱装置の
熱伝導回転体を停止させることなく、連続して記録材に
画像形成を行う場合に、最初の記録材の画像形成開始か
ら終了までの間、記録材の間隔を第一の紙間時間に保っ
て画像形成を行う、第一の画像形成モードと、上記第一
の紙間時間より長い記録材間隔で画像形成を開始して、
後に記録材の間隔を短縮して画像形成を行う、第二の画
像形成モードとを有することを特徴とする画像形成装
置。
終的な記録材の間隔を第一の紙間時間とすることを特徴
とする(1)に記載の画像形成装置。
着温度に制御されていて、第二の画像形成モードにおけ
る最終的な定着温度を、第一の画像形成モードにおける
最終的な定着温度より高く設定することを特徴とする
(1)又は(2)の何れか一つに記載の画像形成装置。
を検知する温度検知手段を具備し、該温度検知手段で検
知された温度を基に、第二の画像形成モードにおける記
録材の間隔を短縮するタイミングを決定することを特徴
とする(1)乃至(3)の何れか一つに記載の画像形成
装置。
介して記録材に熱伝達することものであることを特徴と
する(1)乃至(4)の何れか一つに記載の画像形成装
置装置。
上であることを特徴とする(1)乃至(5)の何れか一
つに記載の画像形成装置。
記録材に重畳させて、これを加熱装置により定着画像と
して出力する画像形成装置であって、1枚の記録材上に
形成する画像に対する各色のトナーによる画像形成間隔
は、カットシート状記録材が給紙される間隔に等しいこ
とを特徴とする(1)乃至(6)の何れか一つに記載の
画像形成装置。
る記憶装置を具備する画像形成装置であって、この記憶
画像を繰り返し複数枚のカットシート状記録材に画像形
成する時に、第二の画像形成モードを選択できることを
特徴とする(1)乃至(7)の何れか一つに記載の画像
形成装置。
画像形成を開始する、即ちプリント開始時の紙間を広げ
て、引き続き連続プリントされる場合には段階的に紙間
を縮小させることにより、熱伝導回転体の温度低下を低
減させることができる。
保し、グロス低下や定着不良が発生しない、画像再現性
の高い、高速画像形成可能な画像形成装置を提供でき
る。
画像形成装置は電子写真フルカラープリンタであり、A
3サイズの記録材を通紙可能な装置である。
タ、シアン、ブラックそれぞれの色トナーに対応した感
光ドラム11a〜11dを有しており、中間転写体とし
ての中間転写ベルト17は上記各感光ドラム11a〜1
1dにそれぞれの1次転写部で接触している。
カーボンを分散させて体積抵抗率を略107Ω・cmに
調整した厚み0.1mmのシームレスベルトを用いてい
る。この中間転写ベルト17は図示のように中間転写ベ
ルト17に内包される3本のローラ17a・17b・1
7cに巻架されており、各1次転写部には中抵抗(1K
V印加時のニップ形成での実抵抗が106〜1010Ω)
の弾性材を芯金に被覆した1次転写ローラ15a〜15
dが感光ドラム11a〜11dとともに中間転写ベルト
17を挟む形で配置してある。中間転写ベルト17はロ
ーラ17aが駆動手段Mにより回転駆動されることによ
り矢印の時計方向に所定の周速度にて回転駆動される。
するEPDM発泡層で芯金を被覆したもので、2次転写
部に中間転写ベルト17及び記録材Pを挟む形で配置し
てある。
録紙搬送下流位置に設置してある。
説明する。
セス速度(周速度=100mm/sec)で回転駆動さ
れ、一次帯電器12aにより一様に帯電される。
情報信号により変調されたスキャナー13aからのレー
ザー光で感光ドラム11a上に静電潜像を作成する。レ
ーザー光の強度及び照射スポット径は画像形成装置の解
像度及び所望の画像濃度によって適正に設定されてお
り、感光ドラム11a上の静電潜像はレーザー光が照射
された部分は明部電位VL(約−100V)に、そうで
ない部分は一次帯電器12aで帯電された暗部電位VD
(約−700V)に保持されることによって形成する。
り、現像器14aとの対向部に達し、同一極性(本例で
はマイナス極性)に帯電されたトナーが供給されて顕像
化される。
応した感光ドラム11a〜11dについて同様にトナー
像が形成され、各1次転写ニップにおいて中間転写体で
ある中間転写ベルト17上に順次1次転写されトナー像
を合成する。
11dのなす各1次転写ニップでは、中間転写ベルト1
7の背面に接している導電ローラ15a〜15dに印加
されたトナーと逆極性の電圧(+100〜+1000
V)によって1次転写ニップ域に形成された電界により
トナー像は1次転写される。
の1次転写ニップを通過した段階でフルカラー画像が中
間転写ベルト17上に担持され、1次転写行程は完了す
る。
ラム11a〜11dの表面はクリーニング装置16a〜
16dによりそれぞれ表面を清掃された後、次の画像形
成工程に備える。
(枚葉紙)記録材Pが1枚取り出され、2次転写ニップ
域に挿通される。この時、2次転写ローラ18にはトナ
ーと逆極性の電圧(+1K〜+6KV)が印加され、ト
ナー像は中間転写ベルト17から記録材Pに転写され
る。
載せた記録材Pは、画像加熱定着装置10に到達し、加
熱・加圧されて永久定着像が得られる。
写ベルト17の表面は、クリーニング器19のウレタン
ゴムからなるクリーニングブレード19aによって2次
転写後の残トナーが廃トナーボックス19bへと掻き落
されることにより清掃される。
の定着装置10は熱伝導回転体であるところの定着ロー
ラ1と回転加圧部材としての加圧ローラ3を主体とす
る。
体としてのハロゲンヒータ2の発熱を伝熱及び輻射によ
り受け、自身の熱伝導により記録材に接触する周面が所
定温度に保たれる。定着ローラ1は厚み3mmのアルミ
ニウム製芯金1aと該芯金の外周を被覆させた2mm厚
のシリコーンゴムからなる弾性層1b、さらにその外周
を被覆させた50μm厚のPFA樹脂1cからなる外径
50mmの弾性ローラである。
被覆させた3mm厚のシリコーンゴムからなる弾性層3
b、さらにその外周を被覆させた50μm厚のPFA樹
脂3cからなる外径40mmの弾性ローラである。
に上下に圧接させて不図示の装置筐体に組み込んで、両
者1・2間に所定はばの定着ニップ(加熱ニップ)部N
を形成させてある。
いて矢印の時計方向に回転駆動され、加圧ローラ3はニ
ップN内の摩擦により反時計方向に従動回転する。
時)の出力で、電源(不図示)内にあるトライアックに
より電流のON/OFFを供給されて点灯・消灯する。
は、表面から5mm離した位置に非接触温度測定手段で
あるところのサーモパイル5を配設してある。
に、制御回路100は前記トライアックのON/OFF
を制御して定着ローラ1の表面温度を所定温度(約18
0℃)に温調制御する。
間の定着ニップ部Nに被加熱材としての、未定着トナー
像tを担持した記録材Pが導入されることで、記録材P
は定着ローラ1の外面に密着して該定着ローラ1と一緒
に定着ニップ部Nを通過していき、該定着ニップ部通過
過程で、定着ローラ1からの熱伝導によってトナー像t
が加熱されてトナー像の加熱定着がなされる。定着ニッ
プ部Nを通った記録材Pは定着ニップ部Nの出口側で定
着ローラ1の外面から分離されて搬送される。
像データの展開・処理に要する時間が、上記プロセスサ
イクルに比較して短い場合には、装置を停止させること
なく連続して画像形成動作を行う。特に、同じ画像を複
数枚プリントするような場合には、新たな画像データの
展開時間は不要であり、上記連続画像形成動作が行われ
る。
ト(時間当たりのプリント枚数)はプロセス速度と記録
材Pの間隔(=紙間時間)及び記録材Pの長さで決定さ
れる。例えばA4紙(210×297mm)の横通紙
(長さ210mm)に関しては、紙間(=紙間時間×プ
ロセス速度)を無くした場合、本装置のプロセス速度で
あれば28PPM(1分間のプリント枚数)以下が可能
である。しかしながら実際には紙間を無くすことは難し
く、紙間は以下の条件によって決定される。
示)等の誤検知防止のための条件或いは、給紙部(不図
示)の能力によって最小紙間が決まり、通常40mm以
上確保される。従って実際には、本実施形態で40mm
の紙間を確保するとすれば24PPMが最大スループッ
トとなる。
成、現像、転写、クリーニングの行程を順次各色につい
て行ってフルカラー画像を形成する装置では、全色の行
程が終了するまで次の記録材の給紙が不可能である。そ
のためフルカラー画像の連続プリントの最大スループッ
トは、本実施形態例のような複数の感光ドラムを有する
画像形成装置の約25%となり、紙間は約790mmと
なる。
おいて記録材が通過しない部分でローラの表面温度が過
昇温する場合がある。この過昇温の程度は紙間に密接に
関係しており、紙間を小さくするほど過昇温は大きくな
る傾向がある。シリコーンゴムの耐熱温度は230℃程
度であるから、連続通紙時の過昇温による非通紙域の温
度がこれ以下になるように紙間を大きくする必要があ
る。例えばA4サイズの記録材を縦通紙(長さ297m
m)するような場合には、160mm程度に設定する。
に対しては紙間を最小紙間40mmで連続画像形成し、
非通紙域が大きな記録材に対してはこれより大きな紙間
にて画像形成する。
サイズ別基準紙間と呼ぶ。
ナー像を形成して、日本電色工業(株)製PD−3D
(入射角75度)で測定した。
ロス値について調査したところ、自然画のフルカラー画
像に対しては15%以上のグロス値に好感を持つ被験者
が、全体の過半数を占めた。一方、テキストを多く含む
画像に対しては、グロス値が40%を越えると「ぎらつ
き」等の不快感を訴える被験者が過半数となった。
ナー及び画像加熱定着装置の効果により平均20%程度
のグロス値を確保している。一般的にトナーに関して
は、MI値(測定方法:メルトインデクサーL203型
(宝工業社製)を用いて、サンプル4.0〜5.0gと
し125℃で5分ホールド後、98Nの荷重をかけ、2
分溶出量を測定し、その測定値を10分値に換算するこ
とによって求める)が高い程グロス値は高くなる傾向が
あり、本発明においてはMI値が1g/10min以上
のトナーを用いている。また、画像加熱定着装置10は
トナーを溶かして十分平滑化するために、定着ローラ1
及び加圧ローラ3は弾性層を被覆して、且つニップNを
形成する面圧も1.2×105Pa以上に設定してあ
る。
的な印象を調査したところ、15〜40%の範囲では5
%のグロス差を被験者の過半数が意識したのに対して、
15%未満及び50%以上のグロスの範囲では5%のグ
ロス差を意識した被験者はほとんどいなかった。
れるためには15〜40%のグロス値が良く、この範囲
の画像を出力する画像形成装置においてはグロスのバラ
つきとして5%以内に抑えることが好ましい。
きく影響される場合がある。本画像形成装置においては
図3のグロス温度特性を示す。グロス差を5%以内に抑
えるためには定着ローラ表面温度の変化を10deg以
内(180℃)に制御する必要があることが判る。
を、環境温度15℃においてサイズ別基準紙間(40m
m)で連続プリントした場合の定着ローラ1の通紙域中
央表面温度推移である。
着装置10は前述のように定着ローラ1に弾性層1bを
設けてある。この弾性層1bはフルカラー画像の平滑
性、光沢性を得るために重要な役割を担っているもの
の、芯金1aの金属に比較して断熱的な挙動を示す。こ
の断熱性のためハロゲンヒータ2によって放出された熱
は定着ローラ1の表面に伝達されるまで時間がかかり、
図4に示すような連続プリントの際の大きな温度低下を
示すと考えられる。
スの温度特性に従って連続プリント時グロス変動を発生
させる。特に本画像形成装置のように複数の感光ドラム
11a〜11dを具備する構成においては、紙間に対す
る機械的な制約が少なく高スループットを実現すること
ができる一方、記録材によって定着ローラ1の熱が次々
と奪われるために、上記温度低下は大きくなる傾向があ
る。
性(記録材とトナーとの固着性)を損なうことがなけれ
ば、サイズ別基準紙間を保つ連続プリントは高いスルー
プットを実現することができて、第一のプリントモード
であるところの通常モードとしての利用価値がある。
に、第二のプリントモードであるところのグロス維持モ
ードを選択可能にしている。このグロス維持モードの動
作及び効果を次に説明する。
る。
紙間より長く確保する。例えば、A4横通紙に対して2
50mmの紙間でプリント開始する。
間を短縮する。例えば連続プリント開始30秒以降の紙
間を123mmとする。
縮する。例えば連続プリント開始60秒以降の紙間を4
0mmとする。
ープットを多少犠牲にしては画質、特にグロス(光沢)
を一定に保つ事を重視したものである。
じて、上記二つのモードのうち何れかを、不図示のコン
ピュータからの指示によって選択する事ができる。
層値装置で比較検討を行った。100g/m2の坪量の
A4紙を、環境温度15℃において連続通紙した場合の
定着ローラ1の表面温度推移及びグロス推移を比較し
た。表1にその時の温度低下、グロス差及びプリント開
始後1分間のスループットを示す。
り、グロス差が大幅に低減されて、画像均一性も大幅に
改善されることがわかる。
するタイミングに、プリント開始からのプリント枚数を
用いても良い。
して、滑らかに紙間を縮小しても良い。
体としてフィルム、または弾性層を被覆したフィルムを
用いても良い。
る。
装置との対比において、図6に示すフローで制御される
点を除いて同じである。本例ではグロス維持モードにお
いて紙間を縮小するとともに、定着ローラ1の表面温度
制御値を変更する。
ドを選択するユーザーは画像のグロスに対して高い要求
を持っていると考えて良い。
囲の中に維持するだけでなく、やや高めに設定すること
を可能にしている。
紙間より長く確保する。例えば、A4横通紙に対して5
40mmの紙間、定着ローラ1の表面温度を190℃に
制御してプリント開始する。
間を短縮し、定着ローラ1の表面温度を変更する。例え
ば連続プリント開始40秒以降の紙間を165mmと
し、定着ローラ1の表面温度を185℃に制御する。
縮する。例えば連続プリント開始90秒以降の紙間を4
0mmとする。
グを前述実施形態例1よりやや遅らせることによって、
定着ローラ1の温度低下をさらに小さくし、定着ローラ
1の表面温度を高く制御することによって全体的にグロ
スの高い高品位な画像を得ることができる。
3を定着ローラ1と同様中空ローラとし、ヒータを内包
させて加圧ローラ表面の温度も制御し、上記制御に加え
て、グロス維持モードにおいて加圧ローラ3の温度制御
値を上げても良い。
る。
装置との対比において、図7に示すフローで制御される
点を除いて同じである。
縮小するタイミングを、定着ローラ1の表面温度推移に
よって判断する。温度低下の度合いは環境温度や記録材
の材質、坪量等によって異なるため、本制御に拠れば記
録材の種類に応じて紙間を縮小するタイミングを変える
事ができる。
層1bが断熱層として作用するからで、そのような熱伝
達モデルにおいては表面温度が上昇し始めた後は、持続
的にハロゲンヒータ2で発生した熱が伝達する。そのた
め、紙間を縮小しても定着ローラ1の表面温度を低下さ
せることなく、最適なスループットを得ることができ
る。
本制御で連続プリントした場合のプリント開始後1分間
のスループットを示す。
録材の種類に応じたスループットを実現できる事が確認
できた。
グロス低下や定着不良が発生しない、画像再現性の高
い、高速画像形成可能な画像形成装置を提供できる。
成図
断面模型図
を示す図
11a〜11d‥‥感光ドラム、17‥‥中間転写ベル
ト
Claims (8)
- 【請求項1】カットシート状の記録材に未定着像を形成
し、加熱装置により該記録材上に定着像を形成する画像
形成装置であって、 前記加熱装置は、前記記録材に表面が接触可能に配設さ
れる熱伝導回転体と、該熱伝導回転体を加熱する加熱手
段とを備え、前記記録材が前記熱伝導回転体に接触しな
がら搬送・加熱されることにより加熱処理を施す加熱装
置であって、 前記加熱装置の熱伝導回転体を停止させることなく、連
続して記録材に画像形成を行う場合に、 最初の記録材の画像形成開始から終了までの間、記録材
の間隔を第一の紙間時間に保って画像形成を行う、第一
の画像形成モードと、 上記第一の紙間時間より長い記録材間隔で画像形成を開
始して、後に記録材の間隔を短縮して画像形成を行う、
第二の画像形成モードとを有することを特徴とする画像
形成装置。 - 【請求項2】第二の画像形成モードにおいて、最終的な
記録材の間隔を第一の紙間時間とすることを特徴とする
請求項1に記載の画像形成装置。 - 【請求項3】熱伝導回転体の表面温度は所定の定着温度
に制御されていて、第二の画像形成モードにおける最終
的な定着温度を、第一の画像形成モードにおける最終的
な定着温度より高く設定することを特徴とする請求項1
又は2の何れか一つに記載の画像形成装置。 - 【請求項4】加熱装置は熱伝導回転体の表面温度を検知
する温度検知手段を具備し、該温度検知手段で検知され
た温度を基に、第二の画像形成モードにおける記録材の
間隔を短縮するタイミングを決定することを特徴とする
請求項1乃至3の何れか一つに記載の画像形成装置。 - 【請求項5】加熱装置の熱伝導回転体は弾性層を介して
記録材に熱伝達することものであることを特徴とする請
求項1乃至4の何れか一つに記載の画像形成装置装置。 - 【請求項6】定着画像のグロスの最大値が15以上であ
ることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一つに記載
の画像形成装置。 - 【請求項7】複数の色のトナーをカットシート状記録材
に重畳させて、これを加熱装置により定着画像として出
力する画像形成装置であって、1枚の記録材上に形成す
る画像に対する各色のトナーによる画像形成間隔は、カ
ットシート状記録材が給紙される間隔に等しいことを特
徴とする請求項1乃至6の何れか一つに記載の画像形成
装置。 - 【請求項8】画像形成する画像を一時的に記憶する記憶
装置を具備する画像形成装置であって、この記憶画像を
繰り返し複数枚のカットシート状記録材に画像形成する
時に、第二の画像形成モードを選択できることを特徴と
する請求項1乃至7の何れか一つに記載の画像形成装
置。
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