JP2003167453A

JP2003167453A - 画像形成方法および画像形成装置

Info

Publication number: JP2003167453A
Application number: JP2001368536A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Adachi; 圭一足立
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】高速に定着を行う際に記録材の定着温度の均一
化を可能とし、高画質な画像形成を、シンプルで、安価
かつ安定に行なえる画像形成方法および装置を提供す
る。【解決手段】少なくとも、シリンダ上に被記録材を装
着する工程と、該シリンダ上に装着された該被記録材上
に画像を付加する画像付与工程と、画像を付加された該
被記録材を該シリンダ上に装着された状態で加熱定着を
行う工程とを有し、該被記録材上に画像を形成する画像
形成方法において、前記加熱定着工程が、画像を付与さ
れた該記録材を非接触で加熱する第一定着工程と、加熱
と同時に圧力を加える第二定着工程の２つの工程よりな
り且つ前記第一定着工程では、加熱定着時の出力を１回
以上変化させるようにした。

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
れた画像を被記録材の種類及び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、イオノグラフィー、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帯電・露光して静電潜像をつ
くり、この静電潜像を乾式あるいは湿式のトナーにより
現像し、記録紙に転写した後、加熱定着を行うことによ
り、画像が形成される。また、イオノグラフィーでは電
荷保持能を有する被記録媒体上に、イオン放射ヘッドを
用いて画像様に静電潜像を形成し、この静電潜像を乾式
あるいは湿式のトナーにより現像した後、加熱定着を行
うことにより、画像が形成される。一方、インクジェッ
ト式プリンタでは、記録ヘッドから記録紙にインクを噴
射させ、これを自然乾燥させて画像を形成し、定着は行
わないことが普通であった。しかし、ワックスインクを
用いるインクジェットでは被記録媒体へインクがしみ込
み難いため、被記録媒体への画像密着性を確保するため
加熱定着を行っている。また近年では、インクジェット
技術の印刷速度の向上により、インク乾燥の促進が必要
となり、ＵＶインキで描画後にＵＶ光照射を行う、ある
いは加熱装置等によりインク溶媒の乾燥を促進する等の
対策が行われるようになった。一方、耐光性あるいは色
相の要求を満足するためインク中の色剤微粒子を樹脂等
で被覆することも行われ、その場合には、電子写真式複
写機と同様の画像定着が必要となり、加熱定着が好適に
使用される。さらに、上記の様にプリンタ・ファクシミ
リ等の被記録媒体として記録シートに直接印刷を行う場
合以外に、印刷に使用する刷版を作るシステムにおいて
も、耐刷性を向上させる目的で、加熱定着技術は用いら
れている。

【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
が記録媒体をニップしている短い時間で充分な定着性を
得るために、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、ヒートローラの劣化が著し
く、その寿命は短かった。また、近年、画像形成の高速
化の要求から、加熱定着装置においても、さらに短時間
で定着を行なうことが必要となってきており、その場合
にはヒートローラに対する上記要求は更に厳しいものに
なる。これら問題に対して、ヒートローラで定着を行う
前に、事前に記録媒体の温度を上げておくことにより、
ヒートローラの定着温度を低下させて寿命を延ばすと共
に、短時間定着を行う方法が知られている。事前に記録
媒体の温度を上げる手段としては、ランプヒータなどが
使用される。

【０００４】ランプヒータ等の加熱手段によりヒートロ
ーラの負担を軽減することが可能だが、ヒートローラの
熱を被記録材に奪われることにより画像の定着が不安定
になるという問題があり、長さ方向（定着する方向）で
は温度の均一性が著しく損なわれ、画像定着に支障をき
たしてしまう。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は短時間で安定
に定着ができかつ寿命の長いコンパクトな定着方法及び
装置に関するもので、以下に、ランプヒータと熱源を有
するヒートローラを併用した場合を例として、本発明が
解決しようとする課題について説明する。被記録材上に
外部から画像が付加されると、被記録材は定着部へと搬
送される。定着部では、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かつ加熱され、
画像が定着される。

【０００６】被記録材が加熱され始めると、被記録材で
は未加熱である後方部に熱が拡散していく。このため、
先頭部では、定着温度が下がり、後方部では、熱が逃げ
にくくなるため、定着温度は上昇する。一定の出力で定
着を行った場合、先頭部では定着温度は低く、後方部ほ
ど定着温度が高くなる。

【０００７】被記録材の加熱直後には、特に先頭部の定
着温度が低下し、長さ方向（定着方向）では温度均一性
が著しく損なわれ、定着に支障をきたしてしまう。すな
わち、被記録材先頭部では温度の低下が生じ、定着不良
となり、電子写真複写機、インクジェットプリンタ等の
技術を用いた印刷を行った場合には加熱温度の低い被記
録材先頭部は、文字の欠け・ハイライトのトビ等の画像
欠陥が生ずる。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
記録材先頭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。この被記録材先頭部の定着不良を無くすために、
ランプヒータ・ヒートローラ出力を一定出力のまま単に
上げると、後方部では、定着温度が上昇し、定着過多に
より画像欠陥、被記録材の変形が生ずるほか、装置が故
障しやすくなる。

【０００８】本発明は、上述した課題を解決するための
もので、高速に定着を行う際に記録材の定着温度の均一
化を可能とし、高画質な画像形成を、シンプルで、安価
かつ安定に行うことを目的とする。

【０００９】

【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、少なくと
も、シリンダ上に被記録材を装着する工程と、該シリン
ダ上に装着された該被記録材上に画像を付加する画像付
与工程と、画像を付加された該被記録材を該シリンダ上
に装着された状態で加熱定着を行う工程とを有し、該被
記録材上に画像を形成する画像形成方法において、前記
加熱定着工程が、画像を付与された該記録材を非接触で
加熱する第一定着工程と、加熱と同時に圧力を加える第
二定着工程の２つの工程よりなり且つ前記第一定着工程
では、加熱定着時の出力を１回以上変化させることを特
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、前記第一加熱定着工程における加熱
定着時の出力を加熱定着開始時に最大とし、および／又
は定着終了時に最小とすることを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の画像形成装置の発明は、少
なくとも、シリンダ上に被記録材を装着する手段と、該
シリンダ上に装着された該被記録材上に画像を付加する
画像付与手段と、画像を付加された該被記録材を該シリ
ンダ上に装着された状態で加熱定着を行う手段とを有
し、該被記録材上に画像を形成する画像形成方法におい
て、前記加熱定着手段が、画像を付与された該記録材を
非接触で加熱する第一定着手段と、加熱と同時に圧力を
加える第二定着手段の２つの手段よりなり且つ前記第一
定着手段では、加熱定着時の出力を１回以上変化させる
出力制御機構を有することを特徴とする。請求項４記載
の発明は、請求項３又は４記載の画像形成装置におい
て、第一定着手段がランプヒータであり、第二定着手段
がヒートローラであることを特徴とする。請求項５記載
の発明は、請求項３記載の画像形成装置において、前記
第一定着手段を制御する出力制御機構が加熱定着時の出
力を加熱定着開始時に最大とし、および／又は加熱定着
終了時に最小とすることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施形態】以下、本発明の実施形態について詳
細に説明する。本発明は被記録材に画像を付加し、加熱
定着を行うことを特徴とする。本発明にかかる画像形成
方法としては、電子写真、イオノグラフィー、インクジ
ェット等の被記録材料に画像を外部から付加する画像形
成方法であれば方式を問わず使用でき、以上の方式を応
用したり、組み合わせた方式にも好適に使用する事がで
きる。このように、本発明によれば、安価で簡便な手段
により、鮮明で高画質な画像を得ることが可能となる。

【００１２】次に、本発明の画像形成方法を実施するの
に用いられる画像形成装置の構成例を示す。図１は本発
明を電子写真複写機に応用した例、図２はインクジェッ
トプリンタに応用した例、図３は、インクジェットを用
いた印刷機に応用した例、図４はトナージェットに応用
した例である。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。

【００１３】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、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。定着
部には、ヒートローラ２１の上流側で用紙を予め所定の
表面温度まで加熱するランプヒータ２０が設けられてい
るが、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
で被記録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。ランプヒータ
２０には、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℃〜
２５０℃であることが好ましく、より好ましくは６０℃
〜２００℃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、ランプヒー
タ２０による加熱の影響がヒートローラ２１定着時にも
残っているように規定することが望ましく、ランプヒー
タ２０加熱とヒートローラ２１加熱による時間差は７秒
以内である。

【００１４】ここでは、第１定着工程としてランプヒー
タ２０、第２定着工程としてヒートローラ２１を用いた
が、第１定着工程では記録材を被接触で加熱するもので
あれば、何でも適用することができる。例えば、上述し
た近赤外線ランプヒータや遠赤外線ランプヒータ等の各
種ランプヒータ、セラミックヒータ等の放射及び輻射ヒ
ータを適用することができる。第２定着工程では、ヒー
トローラ２１を用いたが、加熱と同時に圧力を加えられ
るものであれば、適用することができる。例えば、ベル
ト定着装置等も好適に使用することができる。更に、第
１定着手段および第２定着手段以外にも、加熱や圧力を
加えられる定着手段を適宜設けることも可能である。例
えば、加熱手段を増やし、ヒートローラ、ランプヒータ
を２本以上用いても良い。

【００１５】トナー画像が転写された用紙は定着部に挿
入された後、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浸透させ、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２
０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。ヒートローラ２１の材質は通常Ｓｉゴムが多用され
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５０〜５００μｍ）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２１のニップ圧としては充分な定着性を得るため、
０．０５ＭＰａ〜２５０ＭＰａ、より好ましくは、０．
１〜２０ＭＰａである。

【００１６】定着部１１内ではランプヒータ２０による
加熱、ヒートローラ２１による加熱と加圧が行われる
が、図示しないランプヒータ出力制御手段によってラン
プヒータ２０の出力が被記録材の定着中に変調できる構
造となっている。ここで、ランプヒータ２０の出力は、
被記録材が定着装置に挿入された直後に最も大きくなる
ように設定されている。変調させるランプヒータの出力
は、装置の構造によって異なる。先頭部のランプヒータ
２０の出力は、定着時の平均出力の１０３〜３００％が
好ましく、より好ましくは１０５〜２００％である。ま
た、後端部でのランプヒータ２０の出力は、定着時の平
均出力の１５〜９７％が好ましく、より好ましくは２５
〜９５％である。

【００１７】ランプヒータ２０の出力を変調する回数
は、少なくとも１回であるが、変調させる回数は被記録
材のサイズ、使用する材料の温度ラティチュードによっ
て決定される。ここでは、被記録材サイズがＡ５、Ｂ５
等のように小さい場合には、ランプヒータ２０の出力の
変調は１回程度で良いが、Ｂ４以上の大サイズの場合に
は、変調回数を増やす必要がでる場合もある。また、使
用する被記録材、外部から被記録材に付着させる樹脂等
を含有する材料の定着温度に対して使用できる温度範囲
が狭い場合、変調の回数を増やし、より精密に温度を均
一にする必要がある。精密に温度を制御する方法として
は、上述したようにステップ的に回数を増やして行う方
法もあるが、連続的にランプヒータ２０の出力を変化さ
せても良い。更に、被記録材上の温度に相当する量を検
出しながら、出力制御を行ってもかまわない。

【００１８】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
時間によって行っているが、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。

【００１９】定着処理が行われたコピー用紙は、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、Ａ
１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、例えば、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
ているが、溶媒回収方法は、これに限らず、溶媒吸着材
を用いて溶媒を吸着する方法など、溶媒を分離できる方
法であれば何れも適用できる。上述した実施の態様で
は、電子写真を画像付与手段として適用した場合につい
て記述したが、電子写真方式以外にも、イオノグラフィ
ー、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、製版機等に適用することが可能である。特に、
インクジェット技術では、インクの吐出方法、インキの
種類を問わず使用可能であり、例えば、吐出の方法が、
熱、ピエゾ、静電式等、何れにも使用可能であり、これ
らを適宜組み合わせた方法についても使用可能である。

【００２１】＜実施例１〜２＞次に、上述した複写機に
本発明を適用し、被記録材上を約１１０℃で加熱できる
ように、ランプヒータ２０およびヒートローラ２１を調
整し、加熱定着を行った。ヒートローラ２１（日立金属
（株）製）定着に先立ち、近赤外ランプヒータにより被
記録材の温度を９０℃まで加熱昇温した。定着条件はヒ
ートローラ表面温度１６０℃、記録材の搬送速度１２ｍ
ｍ／ｓｅｃ、ヒートローラの被記録材への印加圧力（ニ
ップ圧）０．７ＭＰａであった。

【００２２】

【表１】

【００２３】以下、表１に基づいて、ランプヒータ出力
制御機構を設けた場合の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およびヒートローラ２
１の出力調整を行い、実施例１では、ランプヒータ２０
の出力制御機構を設け、出力変調を２回行い、印刷を行
った。その結果、被記録材上の定着温度の分布は先頭部
が１０８°Ｃ、後端部が１１２°Ｃと均一で、良好な画
像再現が得られた。この他、装置上のトラブルも発生し
なかった。

【００２４】一方、実施例２では、ランプヒータの出力
制御機構を設け、出力変調を１回行い、印刷を行った。
その結果、実施例１の場合よりも被記録材上の定着温度
分布の均一性は劣るが、先頭部が１０３°Ｃ、後端部が
１１３°Ｃと略均一で、良好な画像再現が得られた。こ
の他、装置上のトラブルも発生しなかった。

【００２５】一方、比較例１では、ランプヒータの出力
制御機構を設けず、出力変調を行なわないで、印刷を行
った。その結果、被記録材上の定着温度分布は先頭部が
７８°Ｃ、後端部が１１２°Ｃと不均一となり、先端部
では温度が低下した。得られた印刷物上では、定着の先
頭部（定着が始まる位置）で定着不良による文字の欠
け、画像のカスレが見られた。この他、装置上のトラブ
ルも発生しなかった。比較例２では、ランプヒータの出
力制御機構を設けず、出力変調を行なわないで、ランプ
ヒータの出力のみを上げて、印刷を行った。その結果、
被記録材上の定着温度分布は先頭部が１１１°Ｃ、後端
部が１３５°Ｃとの不均一のままで、後端部で温度が上
昇した。得られた印刷物上では、定着の後端部（定着が
終わる位置）で定着過多によるホットオフセット、被記
録材（用紙）の変形が見られた。この他、連続で印刷を
行った場合には、装置内の温度が上昇し、ヒートローラ
の軸受け部から、異音が聞こえた。以上のように、ラン
プヒータの出力制御機構を設け、出力変調を行うこと
で、定着温度を均一化でき、画像再現に優れた印刷物を
提供でき、更に装置トラブルを起こさない構造にするこ
とができる。

【００２６】次に、インクジェットプリンタに応用した
例を図２に示す。図２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Ｘ
ａａｒＪｅｔ５００Ｓ）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。被記録材
４０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４０は次に記録ヘ
ッド４５１の下へ搬送され、描画が行われる。記録ヘッ
ド４５１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４０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。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２１による定着が行われる。
定着の後、描画ドラム上の被記録材４０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。

【００２７】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。記録ヘッドはシリンダに装着された被記録材を回
転させた状態でインクを吐出し、画像信号に応じた画像
を描画する。同時に、記録ヘッドの装着されたキャリッ
ジを回転速度に対して低速で図２紙面垂直方向に搬送
し、一定幅の画像描画が行われる。すなわち、被記録材
上ではシリンダが１回転するごとに一行の描画が終了
し、１回転したところでキャリッジは一行分搬送されて
おり、次の行の描画を行う。このような動作を繰り返し
行う。ここでは、副走査方向描画の際にはキャリッジ
（記録ヘッド）を移動させたが、キャリッジを固定し
て、被記録材を図２紙面垂直方向に搬送しても構わな
い。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３に示すようにシリンダを用いて、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。また、被記
録材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。

【００２８】＜実施例３〜４＞次に、図２のインクジェ
ット記録装置を有する画像記録装置に本発明を適用し、
被記録材上を約１１５℃で加熱できるように、ランプヒ
ータ２０およびヒートローラ２１を調整し、加熱定着を
行った。ヒートローラ２１（日立金属（株）製）定着に
先立ち、近赤外ランプヒータにより被記録材の温度を７
５℃まで加熱昇温した。定着条件はヒートローラ表面温
度１５０℃、記録材の搬送速度１５ｍｍ／ｓｅｃ、ヒー
トローラの被記録材への印加圧力（ニップ圧）０．５Ｍ
Ｐａであった。以下、表２に基づいて、本発明によるラ
ンプヒータの出力制御機構を設けた場合の被記録材４０
の表面温度と画像再現性を検証する。

【００２９】

【表２】

【００３０】ランプヒータ２０、ヒートローラ２１の出
力調整を行ない、実施例３では、ランプヒータ２０の出
力制御機構を設け、出力変調を２回行い、印刷を行っ
た。その結果、被記録材上の定着温度の分布は先頭部が
１１５°Ｃ、後端部が１１８°Ｃと均一で、良好な画像
再現が得られた。この他、装置上のトラブルも発生しな
かった。一方、実施例４では、ランプヒータ２０の出力
制御機構を設け、出力変調を１回行い、印刷を行った。
その結果、実施例３の場合よりも被記録材上の定着温度
分布の均一性は劣るが、先頭部が１１２°Ｃ、後端部が
１２０°Ｃと良好な画像再現が得られた。この他、装置
上のトラブルも発生しなかった。

【００３１】一方、比較例３では、ランプヒータ２０の
出力制御機構を設けず、出力変調を行なわないで、印刷
を行った。その結果、被記録材上の定着温度分布は先頭
部が８７°Ｃ、後端部が１１５°Ｃと不均一となり、先
端部では温度が低下した。得られた印刷物上では、定着
の先頭部（定着が始まる位置）で定着不良による文字の
欠け、画像のカスレが見られた。この他、装置上のトラ
ブルも発生しなかった。比較例４では、ランプヒータ２
０の出力制御機構を設けず、出力変調を行なわないで、
ランプヒータ２０の出力のみを上げて、印刷を行った。
その結果、被記録材上の定着温度分布は先頭部が１１８
°Ｃ、後端部が１３６°Ｃと不均一のままで、後端部で
温度が上昇した。得られた印刷物上では、定着の後端部
（定着が終わる位置）で定着過多によるホットオフセッ
ト、被記録材（用紙）の変形が見られた。この他、連続
で印刷を行った場合には、装置内の温度が上昇し、ヒー
トローラの軸受け部から、異音が聞こえた。以上のよう
に、ランプヒータの出力制御機構を設け、出力変調を行
うことで、定着温度を均一化でき、画像再現に優れた印
刷物を提供でき、更に装置トラブルを起こさない構造に
することができる。

【００３２】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３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。

【００３３】＜実施例５〜６＞図３は転写ドラムと描画
ドラムによる画像形成装置で、製版機である。製版機３
０は、その底部に版材である被記録材Ｐが入ったカセッ
ト３１が装填されており、被記録材搬送方向の下流側に
は搬送ローラ３２を介して転写ドラム３８の上へ搬送・
装着される。一方、描画ドラム３６の近傍に記録ヘッド
３３１がキャリッジ３３によって配置されている。記録
ヘッド３３１としてピエゾ式インクジェット装置（Ｅｐ
ｓｏｎ社製カラリオＰＭ７５０Ｃ）が用いられ、またＸ
ａａｒ社製油性インクを用い、描画を行う。画像を形成
した描画ドラム３６は回転を続けることで、画像様に形
成されたインクが転写ドラム３８との押圧接触部へ移動
し、押圧接触部で転写ドラム３８上の被記録材Ｐに転写
される。このようにして転写された被記録材Ｐは転写ド
ラム３８の回転により加熱定着部１１の方へ搬送され、
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。加熱定着部１１ではヒートロ
ーラ２１での加熱・加圧定着に先立ち、ランプヒータ２
０による加熱が施される。ランプヒータ２０は図示され
ない出力制御機構によって、定着開始から定着終了まで
の間、出力が変調される。これにより、定着温度を安定
化され、安定した定着性を被記録材Ｐに付与することが
できる。その後、被記録材Ｐは搬送ローラ対３９を経由
して図示のない取り出し口へ送られる。

【００３４】このような図３に示される構造の製版機３
０に上述したピエゾ式インクジェット装置ヘッド３３１
を搭載して、ギャップを１．５ｍｍに調整した。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、描画ドラム３６を回転させ、吐出ヘッドを移動し、
描画ドラム３６上にインクを吐出描画させ、これを転写
ドラム３８上に装填された紙版にインクを転写させた
（描画解像力７２０ｄｐｉ）。なお、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。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ラテックス、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。

【００３５】・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ｌ０分間分散

【００３６】さらに、本発明によりヒートローラ２１
（日立金属（株）製）定着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２１定着に先
立ち、近赤外ランプヒータ２０により被記録材の温度を
８１℃まで加熱した。定着条件はヒートローラ温度１５
６℃、記録材の搬送速度１５ｍｍ／ｓｅｃ、ヒートロー
ラ２１の被記録材への印加圧力（ニップ圧）０．３ＭＰ
ａである。その後、得られた刷版を印刷機にセットし、
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
ケット胴と圧胴との間を通過する印刷用コート紙上にブ
ランケット胴上の印刷インキ画像を転移させ、印刷を行
った。

【００３７】

【表３】

【００３８】以下表３に基づいて、本発明によるランプ
ヒータの出力制御機構を設けた場合の被記録材の表面温
度と画像再現性を検証する。ランプヒータ２０およびヒ
ートローラ２１の出力調整を行なった。実施例５では、
ランプヒータ２０の出力制御機構を設け、出力変調を２
回行い、製版を行った。その結果、被記録材上の定着温
度の分布は先頭部が９５°Ｃ、後端部が９８°Ｃと均一
で、良好な画像再現が得られた。この他、装置上のトラ
ブルも発生しなかった。一方、実施例６では、ランプヒ
ータ２０の出力制御機構を設け、出力変調を１回行い、
製版を行った。その結果、被記録材上の定着温度の分布
は先頭部が９３°Ｃ、後端部が９９°Ｃと略均一で、実
施例５の場合よりも被記録材上の定着温度分布の均一性
は劣るが、良好な画像再現が得られた。この紙版を用い
て印刷を行った結果も良好であった。この他、装置上の
トラブルも発生しなかった。

【００３９】一方、比較例５では、ランプヒータ２０の
出力制御機構を設けず、出力変調を行なわないで、製版
を行った。その結果、被記録材上の定着温度分布は先頭
部が７７°Ｃ、後端部が９７°Ｃと不均一となり、先端
部では温度が低下した。この紙版を用いて印刷を行った
結果、定着の先頭部（定着が始まる位置）で定着不良と
なり、印刷物上では文字の欠けが見られた。比較例６で
は、ランプヒータ２０の出力制御機構を設けず、出力変
調を行なわないで、ランプヒータ２０の出力のみを上げ
て、製版を行った。その結果、被記録材上の定着温度分
布は先頭部が９８°Ｃ、後端部が１２０°Ｃと不均一の
ままで、後端部で温度が上昇した。この紙版を用いて印
刷を行った結果、得られた印刷物上では、定着の後端部
（定着が終わる位置）で定着過多によるホットオフセッ
ト、被記録材（用紙）の変形が見られた。この他、連続
で印刷を行った場合には、装置内の温度が上昇し、ヒー
トローラの軸受け部から、異音が聞こえた。以上のよう
に、ランプヒータの出力制御機構を設け、出力変調を行
うことで、定着温度を均一化でき、画像再現に優れた印
刷物を提供でき、更に装置トラブルを起こさない構造に
することができる。

【００４０】＜実施例７〜８＞図４に示すトナージェッ
ト記録装置は、記録部５１と、本発明に係る熱定着部１
１とから構成される。このトナージェット記録装置に
は、記録される用紙Ｐを装填するための給紙カセット３
１と、記録された用紙Ｐを取り出すための排紙トレイ４
８とが設けられている。記録部５１においては、給紙カ
セット３１から挿入され、一対の搬送ローラ３２により
搬送された用紙Ｐに画像が記録される。そして、熱定着
部１１において、この用紙Ｐに記録された画像が定着さ
れる。更に、用紙Ｐは、搬送ローラ対３９を経由して、
取り出し口４８へと送られる。

【００４１】記録部５１は、トナーＴを帯電させるため
のブラシを備え回転可能なブラシローラ５２と、アパー
チャ電極５３と、アパーチャ電極５３と所定の間隔をお
いて対向して設けられた対向電極の機能を持った描画ド
ラム５９とから構成される。この描画ドラム５９は電源
Ｅ１（マイナス）に接続される。熱定着部１１は、熱源
を有するランプヒータ２０とヒートローラ２１から構成
される。用紙Ｐは描画ドラムに装着され、描画が終わる
と、ランプヒータ２０、ヒートローラ２１の下を通過
し、定着できるように配置されている。

【００４２】ブラシローラ５２の周囲には、ブラシロー
ラ５２の回転方向に従って回転可能でありトナーＴをブ
ラシローラ５２へ供給するための供給ローラ５４と、ブ
ラシローラ５２のブラシに付着したトナーＴをはじくた
めの掻き部材５５とがそれぞれブラシローラ５２に接触
して設けられる。また、供給ローラ５４には、トナーＴ
を均一な厚さで供給ローラ５４へ供給するための供給ブ
レード５６が接触して設けられる。この供給ブレード５
６の上にはトナーＴが貯蔵されている。供給ローラ５４
及び供給ブレード５６は、ケースＫによって覆われてい
る。前記アパーチャ電極５３は前記ブラシローラ５２の
上方に設けられている。

【００４３】図示しない外部機器から周知の画像形成信
号及び画像データが入力されると、挿入カセット３１か
ら挿入された用紙Ｐは送りローラ３２により記録部５１
へ搬送される。記録部５１においては、供給ブレード５
６によりトナーＴが供給ローラ５４に押しつけられ、供
給ローラ５４の表面に担持せしめられる。供給ローラ５
４の回転により、トナーＴがブラシローラ５２に供給さ
れる。このとき、トナーＴは供給ローラ５４及びブラシ
ローラ５２と接触しつつ、ブラシとの摩擦により、例え
ばプラス（＋）に帯電する。プラス（＋）に帯電したト
ナーＴは、ブラシローラ５２に担持される。

【００４４】アパーチャ電極５３付近においては、ブラ
シローラ５２の回転に伴って、掻き部材５５がブラシロ
ーラ５２のブラシを掻く。すると、弾性によってブラシ
が元に戻るときに、ブラシに適量に担持されたトナーＴ
が跳ね上がり、クラウド状となってアパーチャ電極５３
に供給される。このとき、入力された画像信号に応じて
信号ソースＳからアパーチャ電極５３の各制御電極層に
印加される電圧が制御され、トナーＴの流れが変調され
る。変調されプラス（＋）帯電したトナーＴは、対向電
極に接続されたマイナス（−）電源Ｅ１に誘引され、対
向電極の方向へ飛翔する。そして、このトナーＴは、描
画ドラム５９上に装着された用紙Ｐに吸引される。その
後、トナーＴが付着した用紙Ｐは描画ドラム５９上の熱
定着部１１へと搬送される。本発明によりヒートローラ
定着による加熱により画像を定着した。尚、ヒートロー
ラ定着に先立ち、近赤外ランプヒータ２０により被記録
材の温度を１１２℃まで加熱した。定着条件はヒートロ
ーラ温度１７８°Ｃ、記録材の搬送速度１２．５ｍｍ／
ｓｅｃ、ヒートローラ２１の被記録材への印加圧力（ニ
ップ圧）１．２ＭＰａであり、被記録材上昇温度がおよ
そ１３２°Ｃになるように、ランプヒータ２１、ヒート
ローラ２１の出力調整を行った。定着の完了した用紙Ｐ
は搬送ローラ３９を経由して排紙トレイ４８へと搬送さ
れ、搬出される。

【００４５】上述した例では、被記録材を描画ドラムに
装着し、画像の描画された被記録材を排出させたが、装
置の構成はこれらに限らず、転写ドラムを設け、描画ド
ラムに描画を行った後、画像を転写ドラム上の用紙に転
写し、これを定着して排出しても良い。また、被記録材
の供給はカセットに限らず、例えばロールで供給しても
良い。

【００４６】

【表４】

【００４７】以下表４に基づいて、本発明によるランプ
ヒータの出力制御機構を設けた場合の被記録材の表面温
度と画像再現性を検証する。ランプヒータ２０、ヒート
ローラ２１の出力調整を行ない、実施例７では、ランプ
ヒータ２０の出力制御機構を設け、出力変調を２回行
い、印刷を行った。その結果、被記録材上の定着温度の
分布は先頭部が１２９°Ｃ、後端部が１３３°Ｃと均一
で、良好な画像再現が得られた。この他、装置上のトラ
ブルも発生しなかった。一方、実施例８では、ランプヒ
ータ２０の出力制御機構を設け、出力変調を１回行い、
印刷を行った。その結果、実施例７の場合よりも被記録
材上の定着温度分布の均一性は劣るが、先頭部が１２７
°Ｃ、後端部が１３５°Ｃと良好な画像再現が得られ
た。この他、装置上のトラブルも発生しなかった。

【００４８】一方、比較例７では、ランプヒータ２０の
出力制御機構を設けず、出力変調を行なわないで、印刷
を行った。その結果、被記録材上の定着温度分布は先頭
部が１１１°Ｃ、後端部が１３０°Ｃと不均一となり、
先端部では温度が低下した。得られた印刷物上では、定
着の先頭部（定着が始まる位置）で定着不良による文字
の欠け、画像のカスレが見られた。比較例８では、ラン
プヒータ２０の出力制御機構を設けず、出力変調を行な
わないで、ランプヒータ２０の出力のみを上げて、印刷
を行った。その結果、被記録材上の定着温度分布は先頭
部が１３５°Ｃ、後端部が１６０°Ｃと不均一のまま
で、後端部で温度が上昇した。得られた印刷物上では、
定着の後端部（定着が終わる位置）で定着過多によるホ
ットオフセット、被記録材（用紙）の変形が見られた。
この他、連続で印刷を行った場合には、装置内の温度が
上昇し、ヒートローラの軸受け部から、異音が聞こえ
た。以上のように、ランプヒータの出力制御機構を設
け、出力変調を行うことで、定着温度を均一化でき、画
像再現に優れた印刷物を提供でき、更に装置トラブルを
起こさない構造にすることができる。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、少なく
とも、被記録材を装着する工程と、該被記録材上に画像
を付加する画像付与工程と、画像を付加された該被記録
材に加熱定着を行う加熱定着工程とを有して成る該被記
録材上に画像を形成する画像形成方法において、前記加
熱定着工程が、画像を付与された該記録材を非接触で加
熱する第一定着工程と、加熱と同時に圧力を加える第二
定着工程の２つの工程よりなり、かつ前記第一定着工程
では、加熱定着時の出力を１回以上変化させることによ
り、定着温度を均一化でき、画像再現に優れた印刷物を
提供でき、更に装置トラブルを起こさない画像形成方法
および装置を得ることができる。

【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】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３】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４】本発明を実施したトナージェットの断面図であ
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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも、シリンダ上に被記録材を装
着する工程と、該シリンダ上に装着された該被記録材上
に画像を付加する画像付与工程と、画像を付加された該
被記録材を該シリンダ上に装着された状態で加熱定着を
行う工程とを有し、該被記録材上に画像を形成する画像
形成方法において、前記加熱定着工程が、画像を付与さ
れた該記録材を非接触で加熱する第一定着工程と、加熱
と同時に圧力を加える第二定着工程の２つの工程よりな
り且つ前記第一定着工程では、加熱定着時の出力を１回
以上変化させることを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】前記第一加熱定着工程における加熱定着
時の出力を加熱定着開始時に最大とし、および／又は定
着終了時に最小とする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】少なくとも、シリンダ上に被記録材を装
着する手段と、該シリンダ上に装着された該被記録材上
に画像を付加する画像付与手段と、画像を付加された該
被記録材を該シリンダ上に装着された状態で加熱定着を
行う手段とを有し、該被記録材上に画像を形成する画像
形成装置において、前記加熱定着手段が、画像を付与さ
れた該記録材を非接触で加熱する第一定着手段と、加熱
と同時に圧力を加える第二定着手段の２つの手段よりな
り且つ前記第一定着手段では、加熱定着時の出力を１回
以上変化させる出力制御機構を有することを特徴とする
画像形成装置。
【請求項４】第一定着手段がランプヒータであり、第
二定着手段がヒートローラであることを特徴とする請求
項３記載の画像形成装置。
【請求項５】前記第一定着手段を制御する出力制御機
構が加熱定着時の出力を加熱定着開始時に最大とし、お
よび／又は加熱定着終了時に最小とすることを特徴とす
る請求項３又は４記載の画像形成装置。