JP2005242085A

JP2005242085A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005242085A
Application number: JP2004053308A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Katayanagi; 秀敏片柳
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】厚紙等の転写材の無理なく予備加熱ができ、ブリスタの発生を回避でき、且つ、高速定着処理が可能な定着装置を有する画像形成装置を提供すること。
【解決手段】中間転写ベルトの内側に配置されたバックアップローラと、加熱ベルトの内側に配設された加圧ローラとで形成されるニップ部で転写材を挟持、加圧、加熱して中間転写ベルト上のトナー像を前記転写材上に転写と定着とを同時処理する工程を備える画像形成装置において、前記ニップ部の領域の上流側にあって、前記加熱ベルトが形成する直線状の搬送経路で転写材を搬送しつつ、転写材を加熱ベルトに押し当てる手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式を用いる定着装置を有する画像形成装置に関し、特に、転写材を予備加熱する手段を有する画像形成装置に関する。

従来、カラー画像形成装置においては、中間転写ベルト上に担持されているトナー像を転写材へ静電転写を行い、その後、定着装置で加圧、加熱等で定着することによって転写材上の未定着トナー像を固着させる方法がとられてきた。

しかしながら、静電転写工程にて、非静電的な力が作用して中間転写ベルト上の残存トナーやトナー散りの発生で画像劣化が生じたり、転写と定着の２つの工程に分けられていることによる画像劣化を助長する問題がある。

この問題を解決するために、中間転写ベルトからトナー像を転写材へ転写と定着の同時処理を行うことによって上述の画像劣化を改善する試みがなされている。

改善対策の公知の技術としては、中間転写ベルトの内側に加熱ローラを設け、中間転写ベルトを介して加圧ローラに当該加圧ベルトを前記加熱ローラに当接させ、前記中間転写ベルトと前記加圧ローラとの間に転写材を通過させるものである（例えば、特許文献１参照）。この構成では、中間転写ベルトと加圧ローラとのニップ部付近だけでトナー及び転写材が加熱されるために、プロセス速度を速くした場合、加熱が不十分となる問題が生じる。

また、公知の技術の例として、ａ）中間転写ベルトの内側の加熱ローラを複数にするバックアップ構想にして、中間転写ベルトと加圧ローラとのニップ幅を増大する方法（例えば、特許文献２参照）、ｂ）中間転写ベルトと加熱源のある加圧ローラとのニップ領域の上流側で、加圧ローラへ転写材を巻き付ける機構を設けて転写材の加熱時間を大きくする方法（例えば、特許文献３参照）、ｃ）中間転写ベルトと加圧ローラとのニップ部より上流側で中間転写ベルトの内側を加熱する加熱源を設け、且つ中間転写ベルトをテンションローラを利用して加圧ローラへ巻き付けることにより中間転写ベルトと加圧ローラとのニップ幅を増大する方法（例えば、特許文献４、５、６参照）等がある。

しかしながら、上記例のａ）においては、中間転写ベルトと加圧ローラとが当接しているが、中間転写ベルトのバックアップが効いていない、所謂疑似ニップ部ができ、この部分で画像ズレが生じる。また、ｂ）においては加圧ローラに転写材が倣うことが必要であり、開示されているような手段では、厚紙等を加圧ローラに倣わすことは困難である。ｃ）においては、やはり疑似ニップ部分があるため画像ズレが起こり易い。さらに、ａ）、ｃ）では、中間転写ベルトと加圧ローラのニップ部の上流側では転写材の予備加熱がなされないために、特に、コート紙等では、急激に熱が加えられるため、コート紙の、パルプ等からなる原紙層の部分で水蒸気が発生した際に、水分が逃げ場を失い、原紙層と、源紙層の表裏に存在する塗工層とが剥がれ、火ぶくれ状に膨れる「ブリスタ」と呼ばれる現象を引く起こす問題がある。この現象は、プロセス速度が速い場合に、中間転写ベルトや加圧ローラの温度より高くしなければならない場合に問題となり易い。なお、近年、加熱されてもブリスタ現象がおこらないようなコート紙も開発されてきているが、品種も限られ、コストも高い。
特許第３４２８２１３号公報特開平１１−５２７６０号公報特開平１１−６５３１２号公報特開２０００−２５９００８号公報特開２０００−２６７４６８号公報特開２００３−９１２０６号公報

本発明は、厚紙等の転写材の無理なく予備加熱ができ、ブリスタの発生を回避でき、且つ、高速定着処理が可能な定着装置を有する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の構成によって達成される。

（１）中間転写ベルトの内側に配置されたバックアップローラと、加熱ベルトの内側に配設された加圧ローラとで形成されるニップ部で転写材を挟持、加圧、加熱して中間転写ベルト上のトナー像を前記転写材上に転写と定着とを同時処理する工程を備える画像形成装置において、前記ニップ部の領域の上流側にあって、前記加熱ベルトが形成する直線状の搬送経路で転写材を搬送しつつ、当該転写材を加熱ベルトに押当てる手段を有することを特徴とする画像形成装置（第１の発明）。

（２）中間転写ベルトの内側に配置されたバックアップローラと、加熱ベルトの内側に配設された加圧ローラとで形成されるニップ部で転写材を挟持、加圧、加熱して中間転写ベルト上のトナー像を前記転写材上に転写と定着とを同時処理する工程を備える画像形成装置において、前記中間転写ベルトには接触せず、前記加熱ベルトには接触する加圧ベルトを有し、当該加圧ベルトの内側と前記加熱ベルトの内側に両ベルト同士を接触させるバックアップ部材を有することを特徴とする画像形成装置（第２の発明）。

中間転写ベルト上に転写されたトナー像を転写材へ転写と定着を同時行う工程のおいて、転写材を、直線状の搬送経路に搬送しつつ、予備加熱した後に、中間転写ベルトと転写材とが当接するようにすることによって、ブリスタの発生が回避でき、且つ、厚手の転写材の高速定着処理ができる。

はじめに、本発明に係わる定着装置及びそれを装着する画像形成装置について説明する。

本発明の実施の形態における説明では、本明細書に用いる用語により本発明の技術範囲が限定されることはない。

図１は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。

図において、１０は感光体、１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器、１２は画像書き込み手段である書き込み装置、１３は現像手段である現像器、１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置、１５はクリーニングブレード、１６は現像スリーブ、２０は中間転写ベルトを示す。画像形成手段１は感光体１０、スコロトロン帯電器１１、現像器１３、およびクリーニング装置１４等からなっており、各色毎の画像形成手段１の機械的な構成は同じであるので、図ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略した。

各色毎の画像形成手段１の配置は中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順になっており、各感光体１０は中間転写ベルト２０の張設面に接触し、接触点で中間転写ベルト２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。

中間転写ベルト２０は、ガイドローラ２１、駆動ローラローラも兼ねたバックアップローラ２２、テンションローラ２３、中間転写ベルト２０を非接触で冷やす冷却ファン２７（または、点線で示した冷却フィン２７Ａをベルト裏から接触させてもよい。）、従動ローラ２４に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、転写器２５等でベルトユニット３を構成する。なお、ガイドローラ２１は円筒状のアルミ芯金にフッ素樹脂がコートされている。バックアップローラ２２は円筒状のアルミ芯金に発泡シリコーンゴムがライニングされ、その上にＰＦＡチューブを被覆して構成されている。また、ガイドローラ２１及びバックアップローラ２２の空中部にはハロゲンヒータｈ（図２参照）が吊設されており、中間転写ベルト２０を予備加熱している。

中間転写ベルト２０の走行は不図示の駆動モータによるバックアップローラ２２の回転によって行われる。

感光体１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図の矢印で示す反時計方向に回転する。

読み取り装置８０からの画像データに対応する電気信号は画像形成レーザで光信号に変換され、書き込み装置１２によって感光体１０上に投光される。

現像器１３は、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体１０の回転方向と最接近位置において同方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１６を有している。

中間転写ベルト２０は、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンファイド、ポリアミド、ポリアリドイミド、ポリエーテルニトリル等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ６０〜１００μｍで体積抵抗率１０⁸〜１０¹²Ω・ｃｍ半導体シームレスベルトの外側に、厚さ０．０５〜０．２０ｍｍで体積抵抗率１０¹⁰〜１０¹⁴Ω・ｃｍの半導電性フッ素樹脂層をコーティングしてもよい。

２５は転写器で、トナーと反対極性の直流が印加され、感光体１０上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に転写させる機能を有する。転写器２５としてはコロナ放電器の他に転写ローラを用いることもできる。

４は本発明に係わる定着装置であり、詳細は後述する。

７０は紙送り出しローラ、７１はタイミングローラ、７２は紙カセット、７３は搬送ローラである。Ｂ１は制御手段であるコントロール部である。

ここで、本発明に係る定着装置４について説明する。

図２は、予備加熱部を含む定着装置を説明するための図である。

図２（ａ）において、４１は加熱ローラで、アルミから形成された円筒状の芯
金４１３にフッ素樹脂層４１２が被覆された構成で作られ、当該加熱ローラ４１の空洞部に配設された、加熱源であるハロゲンヒータＨによって所定の温度まで加熱され、その温度は、前記加熱ローラ４１の表面に接触設置された接触温度センサ４１４により検出され、コントロール部Ｂ１に伝達され、ハロゲンヒータＨへの通電をＯＮ、ＯＦＦすることによって規定の温度となるように調整されている。

４７は、ポリイミドを基体としシリコーンゴム層面にＰＦＡ樹脂薄層塗布した加熱ベルトで、ハロゲンヒータＨによって所定の温度にされ、給紙ガイド等により定着領域に搬送されてきた、まだトナー像を保持していない転写材Ｐを、加熱ベルト４７、および発泡シリコーンゴム製のバックアップ部材４３で形成された直線状の搬送経路４９に押当てる手段である紙押さえローラ４６で、加熱ベルト４７２に押し当てながら予備加熱を行う。

４２は加圧ローラで、アルミから形成された円筒状の芯金４２３に弾性体である発泡シリコーンゴムの耐熱層４２２がライニングされている。当該加圧ローラ４２は中間転写ベルト２０、加圧ベルト４７を介してバックアップローラ２２に押し当てられ、中間転写部ベルト２０上のトナー像が転写材に転写定着される。前記直線状の搬送経路４９を搬送され、予備加熱された転写材Ｐは、加圧ローラ４２とバックアップローラ２２とを介して、加熱された中間転写ベルト２０と加熱ベルト４７とに挟持、押圧、加熱される。中間転写ベルト２０上のトナーは、中間転写ベルト２０と加熱ベルト４７との間に挟持される前に、ガイドローラ２１からの熱により予備加熱される。なお、融着したトナーは転写材Ｐに機械的に十分付着するが、加熱ベルト４７と加圧ローラ４２の芯金以外の部分の材質を半導電性のものとし、加圧ローラ４２の芯金にトナーと反対極性の電圧を印加しておいてもよい。

また、加圧ローラ４２は、発泡シリコーンゴムの経時変形を考慮して、転写材Ｐ通過している時のみ加圧し、それ以外は、加圧解除する機構を付加するのも好ましい。

上記の構造の、転写定着装置では転写定着処理前に転写材Ｐは搬送経路が直線状のため厚紙も問題なく通紙することができて、中間転写ベルト２０と加圧ベルト４７との間に挟持される前に、予備加熱部を設けているため、予備加熱領域でコート紙の原紙層から水分の一部を逃がしてやることが可能でありブリスタ現象を回避できるし、高速なプロセス速度でも転写定着性を確保できる。

図２（ｂ）において、加熱ローラ４１、加圧ローラ４２、加熱ベルト４７の構成は、図２（ａ）と同じ故、説明は省略する。４４は支持ローラ４５Ａ、４５Ｂに張架された加圧ベルトで、ポリイミドシート上にシリコーンゴムがライニングされ、その上にＰＦＡがコーとされている。加圧ベルト４４の内側には発泡シリコーンゴム製のバックアップ部材４３Ｂが配置されている。

４３Ａは、加熱ベルト４７の内側に配置された発泡シリコーンゴム製のバックアップ部材である。

加圧ベルト４４は、中間転写ベルト２０には接触しない位置に配設されているが、前記加熱ベルト４７と前記加圧部材４４とは、バックアップ部材４３Ａと４３Ｂとによって両ベルト同士を接触するように構成されている。

したがって、上記構造の転写定着装置では、転写定着処理前に転写材Ｐは、搬送経路が直線状のため厚紙も問題なく通紙することができる。また、転写材が中間転写ベルト２０と加圧ベルト４７の間に挟持される前に、転写材Ｐが加圧ベルト４４による加熱ベルト４７に押し付けられる予備加熱部を設けているため、予備加熱領域でコート紙の原紙層から水分の一部を逃がしてやることが可能でありブリスタ現象を回避できるし、高速なプロセス速度でも転写定着成を確保できる。バックアップ部材４３Ａと４３Ｂが加圧ベルト４４と加熱ベルト４７を介して接触している部分では、転写材Ｐの加熱ベルト４７への接触が安定し、且つ水分が逃げやすいように圧力は１０〜５０Ｋｐａにすることが好ましい。

したがって、本発明は、中間転写ベルトと加圧ローラで形成されるニップ部上流の搬送路に転写材を搬送しつつ、予備加熱を行うことによって、転写材のブリスタを回避し、且つ厚手の転写材も高速に転写と定着の同時処理を可能ならしめることを特徴としている。

画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。予備加熱部を含む定着装置を説明するための図である。

符号の説明

１画像形成手段
２０中間転写ベルト
２１ガイドローラ
２２バックアップローラ
３ベルトユニット
４定着装置
４１加熱ローラ
４２加圧ローラ
４３、４３Ａ、４３Ｂバックアップ部材
４６紙押さえローラ
４７加熱ベルト

Claims

中間転写ベルトの内側に配置されたバックアップローラと、加熱ベルトの内側に配設された加圧ローラとで形成されるニップ部で転写材を挟持、加圧、加熱して中間転写ベルト上のトナー像を前記転写材上に転写と定着とを同時処理する工程を備える画像形成装置において、前記ニップ部の領域の上流側にあって、前記加熱ベルトが形成する直線状の搬送経路で転写材を搬送しつつ、当該転写材を加熱ベルトに押当てる手段を有することを特徴とする画像形成装置。
中間転写ベルトの内側に配置されたバックアップローラと、加熱ベルトの内側に配設された加圧ローラとで形成されるニップ部で転写材を挟持、加圧、加熱して中間転写ベルト上のトナー像を前記転写材上に転写と定着とを同時処理する工程を備える画像形成装置において、前記中間転写ベルトには接触せず、前記加熱ベルトには接触する加圧ベルトを有し、当該加圧ベルトの内側と前記加熱ベルトの内側に両ベルト同士を接触させるバックアップ部材を有することを特徴とする画像形成装置。