JP2005321450A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高光沢な画像を出力する複数の定着手段を備える画像形成装置において、坪量の大きな紙でも上記のような記録材の搬送性に起因する問題が発生しないような画像形成装置を提供すること。
【解決手段】トナー像が形成される像担持体と、該トナー像を記録材に転写する転写手段と、該記録材上に転写されたトナー像を定着する複数の定着手段を設けた画像形成装置において、前記複数の定着手段間の距離が、搬送可能な記録材の搬送方向の最大長さよりも大きいことを特徴とする。

Description

本発明は、電子写真方式を利用して、画像を記録材上に形成してハードコピーを得る複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来、複数個の定着手段を有する定着装置を備えた画像形成装置として、以下のようなものが知られている。

(１)特許文献１によれば、互いに圧接される加熱ローラと圧接ローラを１対として構成するの定着ローラ群を２組備え、トナー画像を転写された紙を第１段と第２段の圧接部を通過させることにより、定着後のトナー画像に光沢を与えるように構成していると開示されており、２組の定着器を用いて光沢のある画像を得られることが知られている。

(２)特許文献２によれば、互いに圧接される加熱ローラと加圧ローラを一対として構成する２組の定着ローラ装置を備え、２組の定着ローラ装置の各ニップ部がほぼ直線状搬送路に沿うように２組の定着ローラ装置を配置することが開示されている。又、２組の定着ローラ装置の加熱ローラに対する加圧ローラの各々の加圧力をしわを生じない程度に小さくし、加圧力を小さくして定着性が落ちた分を２回定着することで、定着性を良好に維持する。以上の構成により、記録媒体が第１の定着ローラのニップ位置から離れ第２の定着ローラのニップ位置に直線状に案内されることで、記録媒体の先端は第２の定着ローラに突き当たることなくニップに搬送されることができ、第１の定着ローラにニップされている部分に作用するようなショックが解消されると開示されている。

(３)特許文献３には、第１定着手段による記録材の搬送速度を、第２定着手段による記録材の搬送速度より速く設定し、２つの定着手段間の記録材に不要なテンションが加わらないように構成して成るもので、画像ズレや用紙皺の発生を防止可能とした定着装置を開示している。

以上のように、２つの定着器を用いて高光沢の画像を出力する画像形成装置の例、及び２つの定着器により記録材のしわやショックによる画像ズレ等の問題点が発生する例は数多く提案されている。

特開平４-２４５２７５号公報 特開平５-００２３５２号公報 特開２０００-０７５７１０号公報

近年、複写機やプリンタ等の画像形成装置に対して、薄紙から厚紙まで、従来以上に様々な紙種の記録媒体に、該記録媒体上の未定着像を定着させることへの要求が高まってきている。

又、各種記録媒体に対してスループットを落とすことなく高生産性を維持することも必要となってきている。

しかし、上述したような記録材のショックによる画像ズレ等の問題点を解決しようとする定着装置においても解決し切れない場合があった。つまり、第１定着手段による記録材の搬送速度を、第２定着手段による記録材の搬送速度より速く設定し、２つの定着手段間の記録材に不要なテンションが加わらないように構成した場合、薄紙では２つの定着手段間で用紙が撓むことで前記効果があるが、厚紙では用紙が撓みにくく第２の定着手段への突入ショックが第１の定着手段へ伝わり画像ズレとなってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、高光沢な画像を出力する複数の定着手段を備える画像形成装置において、坪量の大きな紙でも上記のような記録材の搬送性に起因する問題が発生しないような画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的は、本発明に係る画像形成装置により達成される。要約すれば、トナー像が形成される像担持体と、該トナー像を記録材に転写する転写手段と、該記録材上に転写されたトナー像を定着する複数の定着手段を設けた画像形成装置において、該複数の定着手段間の距離が、搬送可能な記録材の搬送方向の最大長さよりも大きいことを特徴とする画像形成装置である。

これは２つの定着器の場合、各定着器間の距離を記録材の搬送方向の最大長さよりも大きくすることで、各定着器のニップを記録材が同時に挟持することがないため、第２定着器への記録材の突入時のショックが第１定着器に伝わることがなく、前記画像ズレが発生しないというものである。

本発明によれば、各定着器間の距離を記録材の搬送方向の最大長さよりも大きくすることで、各定着器のニップを記録材が同時に挟持することがないため、第２定着器への記録材の突入時のショックが第１定着器に伝わることがなくなり、画像ズレの発生が防がれる。

＜実施の形態１＞
図１により本発明に係る画像形成装置の実施に形態１について説明する。
図１に示す装置内には第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが併設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。

画像形成部部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本例では電子写真感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに隣接して中間転写体１３０が設置され、感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に形成された各色のトナー像が、中間転写体１３０上に１次転写され、２次転写部で記録材ｐ上に転写される。更に、トナー像が転写された記録材ｐは、定着部９ａ，９ｂで加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記録画像として装置外に排出される。

感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、１次転写帯電器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ及びクリーナー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが設けられ、装置の上方部には更に図示しない光源装置及びポリゴンミラーが設置されている。

光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、fθレンズにより感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。

現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像として可視化する。

中間転写体１３０は矢示の方向に感光ドラム３と同じ周速度をもって回転駆動されている。

感光ドラム３ａ上に形成担持された上記第1色のイエロートナー画像は、感光ドラム３と中間転写体１３０とのニップ部を通過する過程で、中間転写体１３０に印加される1次転写バイアスにより形成される電界と圧力により、中間転写体１３０の外周面に中間転写されていく。

１１は２次転写ローラで、中間転写体１３０に対応し平行に軸受させて下面部に接触させて配設してある。２次転写ローラ１１には、２次転写バイアス源によって所望の２次転写バイアスが印加されている。中間転写体１３０上に重畳転写された合成カラートナー画像の記録材Ｐへの転写は、給紙カセット１０からレジストローラ１２、転写前ガイドを通過して中間転写体１３０と２次転写ローラ１１との当接ニップに所定のタイミングで記録材Ｐが給送され、同時に２次転写バイアスがバイアス電源からに印加される。この２次転写バイアスにより中間転写体１３０から記録材Ｐへ合成カラートナー画像が転写される。

以下、同様に第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次中間転写体１３０上に重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。

一次転写が終了した感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、それぞれのクリーナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにより転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像の形成以下に備えられる。転写ベルト１３０上に残留したトナー及びその他の異物は、転写ベルト１３０の表面にクリーニングウエブ（不織布）１９を当接して拭い取るようにしている。

トナー画像の転写を受けた転写材Ｐは定着器９ａ，９ｂへ順次導入され、転写材に熱と圧力を加えることで定着される。

図３は定着装置の具体例として、熱ローラ方式の定着装置の基本構成を示すもので、この定着装置は、加熱体たるハロゲンランプヒータ５６を内包する円筒状芯金７１の表面に離型性層７０を設けた定着ローラ５１と、棒状芯金７３の周囲に耐熱性ゴム層７２を設け、更にその表面に離型性層７０を形成した加圧ローラ５２で構成されており、両者の対向ニップ部で記録材Ｐの搬送を行うと同時に熱と圧力によってトナーを記録材Ｐに定着させるものであり、カラー用の定着装置では定着ローラ５１の表面の離型性層７０の代わりにシリコーンオイルを含浸させたシリコーンゴム層を用いたものもある。又、定着ローラ５１には不図示のサーミスタが接触又は非接触に配設されており、温度調節回路を介してヒーターへの電圧を制御することにより定着ローラ５１の表面の温度調節を行っている。

次に、図３に基づき本実施例で検討した定着部９ａ，９ｂについて更に詳細に説明する。２つの定着器９ａ，９ｂは全く同じものを同じ条件で使用している。
定着ローラ５１は、外径φ７８．０ｍｍのＦｅから成る芯金上に、シリコーンゴムを１．０ｍｍ成形し、更にその表面に３０μｍ厚みのＰＦＡチューブを被覆した外径φ８０ｍｍの定着ローラを用いた。又、定着ローラ５１内部にハロゲンヒータを用い、それぞれの表面温度を１７０℃に温調を行った。

加圧ローラ５２は、φ２０ｍｍのＦｅから成る棒状芯金７３の周囲にシリコーンゴムから成るスポンジ層７２を設け、更にその表面に３０μｍ厚みのＰＦＡチューブを被覆、外径φ８０ｍｍとし、定着ローラに総圧７０ｋｇｆで加圧され、従動回転されるようにした。

又、従来例として、図２に示されるような第１と第２の定着器間が狭い画像形成装置を示した。

このような条件で、本画像形成装置の最大紙サイズであるＡ３サイズで坪量２５０ｇ／ｍ2の高光沢であるミラーコート紙、及びＡ３サイズで３１０ｇ／ｍ2の両面コート紙の２種類に、シアン１００％、マゼンタ１００％の計２００％の画像比率（単色最大トナーのり量を１００％とし、４色で最大４００％としたとき）のベタ画像を毎分６０枚、プロセススピード３００ｍｍ／ｓｅｃ、室温１５℃、湿度１０％の環境下で画像形成した。

上記実験条件で、従来例の画像形成装置では発生していた第２定着器突入時の第１定着器へのショックによる画像ズレが本例の画像形成装置では発生せず、均一な光沢のある画像を得ることが可能となった。

以上のように、第1定着器と第２定着器との距離を最大紙サイズの長さより広くし、記録紙が第1定着器のニップと第２定着器のニップに同時に挟持されることをなくすことで、前記画像ズレの無い均一な光沢性のある画像を坪量３００ｇ／ｍ2程度の超厚紙であっても高生産性で得ることが可能となった。

＜実施の形態２＞
本発明に係る画像形成装置の実施の形態２について図４に基づいて説明する。尚、前出の部材と同一の部材には同一の符号を付してある。

実施の形態１では定着部を加熱ローラと加圧ローラのローラ対としたが、本形態では加熱ローラに複数のローラで張架された定着ベルトを当接させ、定着ベルト内から加圧部材で加熱ローラを加圧する構成とした。２つの定着器９ａ，９ｂは全く同じものを同じ条件で使用している。

定着装置９は、図５に詳細に示すように、回転自在に配設された定着ローラ５１と、複数のローラ５５，５６，５７に張架され定着ローラ５１に圧接しながら回転するエンドレスベルト５２とエンドレスベルトを定着ローラ５１へ加圧する加圧パッド７０及び加圧パッド支持部７１とを有した構成となっている。定着ローラ５１はＡｌ、Ｆｅ等から成る芯金上にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体層を被覆した構成になっている。エンドレスベルト５２はポリイミド等の樹脂又はニッケル等の金属から成る基材の表面にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体層を被覆した構成になっている。

定着ローラ５１の内部には、ハロゲンランプ等のヒーターがそれぞれ配設されている。又、定着ローラ５１には不図示のサーミスタが接触又は非接触に配設されており、温度調節回路を介してヒーターへの電圧を制御することにより定着ローラ５１の表面の温度調節を行っている。

ローラ５６は金属から成る分離ローラでエンドレスベルト５２を介して定着ローラ５１に食い込むように加圧することにより定着ローラ５１の弾性体を変形させ転写紙Ｐを定着ローラ５１表面から分離している。

以上のように定着ローラ５１とエンドレスベルト５２、加圧パッド７０によって定着ニップを形成すると定着ローラ５１の外周に巻き付くように幅広いニップを形成することが可能となり、高速化に対して有利になる。又、従来のローラ対による定着装置の場合はニップ幅を広く取る場合は弾性体層を厚くしなければならず、省エネに対して不利になっていたのに対し、このようなベルトを用いた定着装置では、定着ローラ５１の弾性体層を厚くすることなく広いニップを形成することが可能となるので、弾性体層による熱伝達のロスを防ぐことが可能となり、省エネに有効である。

本実施形態の構成により、毎分１００枚、プロセススピード５００ｍｍ／ｓｅｃで他の条件は同じとして実施の形態１と同様の実験を行ったところ、上記定着条件でも同様の効果があることが確認できた。

以上のように、定着ローラ及び定着ベルトによって定着ニップを広くし、記録材に十分熱を加える構成とすることによって、高生産性の画像形成装置でも同様の効果を得られることが確認できた。

＜実施の形態３＞
本発明に係る画像形成装置の実施の形態３について説明する。尚、前出の部材と同一の部材には同一の符号を付してある。

実施の形態２では定着部を定着ローラと定着ベルト、加圧パッドの構成としたが、第１の定着器が実施の形態１と同じローラ対、第２の定着器を実施の形態２と同じ定着ローラと定着ベルト、加圧パッドの構成とした。２つの定着器９ａ，９ｂは実施の形態１，２と全く同じものを同じ条件で使用している。

本実施の形態の構成により、毎分８０枚、プロセススピード４００ｍｍ／ｓｅｃで他の条件は同じとして実施の形態１と同様の実験を行ったところ、上記定着条件でも同様の効果があることが確認できた。

以上のように、定着ローラ及び定着ベルトによって定着ニップを広くし、記録材に十分熱を加える構成とすることによって、高生産性の画像形成装置でも同様の効果を得られることが確認できる。

本発明の実施の形態１を説明する概略構成図である。 従来例を説明する概略構成図である。 本発明の実施の形態１を説明する概略構成図である。 本発明の実施の形態２を説明する概略構成図である。 本発明の実施の形態２を説明する概略構成図である。 本発明の実施の形態３を説明する概略構成図である。

符号の説明

３ 感光ドラム（像担持体）
９ 定着器
５１ 定着ローラ
５２ 加圧ローラ又は定着ベルト
７０ 加圧パッド
１３０ 中間転写体

Claims (5)

1. トナー像が形成される像担持体と、該トナー像を記録材に転写する転写手段と、該記録材上に転写されたトナー像を定着する複数の定着手段を設けた画像形成装置において、
   前記複数の定着手段間の距離が、搬送可能な記録材の搬送方向の最大長さよりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記複数の定着手段が、互いに圧接される加熱ローラと圧接ローラの対から成ることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記複数の定着手段が、加熱ローラと、定着ベルトと、定着ベルトを介して加熱ローラを圧接する加圧部材から成ることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記複数の定着手段が、互いに圧接される加熱ローラと圧接ローラの対から成る第１の定着手段と、加熱ローラと、定着ベルトと、定着ベルトを介して加熱ローラを圧接する加圧部材から成る第２の定着手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 複数のトナー像が形成される像担持体と、該複数のトナー像を中間転写体に順次転写する１次転写手段と、中間転写体上に形成された該トナー像を記録材に一括して転写する２次転写手段と、該記録材上に転写されたトナー像を定着する複数の定着手段を設けフルカラー画像を形成することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。

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