JP2005345848A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】表面に光沢化層P2を有する記録材Pを使用し、これに未定着トナー像tを形成させ、定着部で定着させて光沢性を有するトナー画像形成物を得る画像形成装置について、記録材の光沢化層表面を所望の平滑面にするために定着部におけるトナー像定着時の加熱および加圧を特には増やすことなしに、しかも記録材を給紙する時の搬送性を満足して、画像不良がなく、高光沢な好ましいトナー画像を安定して得ること。
【解決手段】給紙部より給送した記録材Pをその光沢化層P2を平滑面化手段にて平滑面化処置した後、該記録材の平滑光沢化層P2の面に対して画像形成部で未定着トナー像tを形成させ、定着部において定着させて光沢画像形成物を出力する構成を特徴とする画像形成装置。
【選択図】図5

Description

本発明は、表面に光沢化層を有する記録材を使用し、これを給紙部より画像形成部へ給送して光沢化層の面に転写方式もしくは直接方式にて未定着トナー像を形成させ、定着部において定着させて光沢性を有するトナー画像形成物を得る、電子写真方式や静電記録方式などの複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の画像形成装置に関する。
従来から複写機やプリンタなどの主として電子写真方式を用いた画像形成装置が広く知られており、白黒のみならず、フルカラーの画像形成を行うものも多く商品化されている。また電子写真方式の画像形成装置が様々な分野で使用されるのに伴い、画質に対する要求も益々高度なものとなっている。ここで、画質、特にフルカラー画像の光沢度を決定付ける要因の一つとしては、出力画像の平滑性を挙げることができる。このようなニーズに対して、例えば特許文献1や2には、光沢化層として熱可塑性樹脂からなる透明樹脂層を設けた記録材を用いて、これに熱可塑性樹脂からなる未定着カラートナー像を転写形成し、加熱、溶融して定着することにより光沢度の高いカラー画像形成物を得る画像形成方法が開示されている。
それらの画像形成方法においては、望ましい定着方法として、ベルト定着器が提案されている。たとえば、特許文献3や4などに記載のベルト定着器は、未定着トナー像を担持した記録材を、平滑表面を有する耐熱フィルムからなる定着ベルトで押圧加熱し、その記録材を定着ベルトに密着させたままの状態で冷却してトナー像を固化させ、トナー像が定着した記録材を定着ベルトから剥離するという構成を取っている。その結果、トナー像は記録材の透明樹脂層に埋め込んだ状態で定着され、かつ記録材表面上の透明樹脂層とトナー像とは共にベルト表面形状にならって凝固し、記録材全面が平滑な面となるので、光沢性に優れたカラー画像を得る事ができる。
また、このような画像形成装置に用いられる、光沢化層としての樹脂層をもった記録材については、特許文献5などのように様々な記録材が提案されている。前記特許文献5では、光沢化層として、例えば、ガラス転移温度が85℃以下である熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂層を厚さが20μm程度塗工した電子写真用転写シートが提案されている。
特開昭64−35452号公報 特開平5−216322号公報 特開平4−216580号公報 特開平4−362679号公報 特開2003−084477公報
しかしながら、上記のように、表面に光沢化層を有する記録材を使用し、これに未定着トナー像を形成させ、ベルト定着器で定着させて光沢性を有するトナー画像形成物を得る光沢画像形成手法においては、下記のようないくつかの問題が発生することがある。
1)まず、記録材の光沢化層表面がもともと平滑でないと、ベルト定着器は記録材の光沢化層表面を所望の平滑面にするために必要な熱と圧力を加えなければならない。つまり、画像形成前の記録材の光沢化層表面の平滑性が悪いほど十分な加熱と加圧が必要になる。
しかし、ベルト定着器において加熱および加圧を増やすと、トナー像や光沢化層としての樹脂層がそれだけ強い加熱や加圧を受けることになり、過度の加熱や加圧は、トナーが溶け過ぎて定着ベルトにオフセットしたり、記録材の表面に流れて画像が滲んでしまったり、さらに、記録材の光沢化層としての樹脂層とともにトナー像の位置がずれて画像が乱れたりといった問題が発生する。
従って、画像形成前の記録材について光沢化層表面の平滑性が悪い場合において、その光沢化層表面を所望の平滑面にするためにベルト定着器の加熱および加圧を増やすことには自ずと限度がある。
2)そこで、使用する記録材の光沢化層の表面は予め平滑にしておくことが好ましいが、そのような記録材の場合は、これを給紙部に積載収納して1枚分離給紙させる時に重送し易いといった問題がある。
本発明の目的は、表面に光沢化層を有する記録材を使用し、これに未定着トナー像を形成させ、定着部で定着させて光沢性を有するトナー画像形成物を得る画像形成装置について、上記1)と2)の二律背反的な技術的課題を克服する、すなわち、記録材の光沢化層表面を所望の平滑面にするために定着部におけるトナー像定着時の加熱および加圧を特には増やすことなしに、しかも記録材を給紙する時の搬送性を満足して、画像不良がなく、高光沢な好ましいトナー画像を安定して得ることができる画像形成装置を提供することにある。
すなわち本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。
(1)表面に光沢化層を有する記録材を給紙部より給送して画像形成部で光沢化層の面に未定着トナー像を形成させ、定着部において定着させて光沢画像形成物を出力する画像形成装置において、前記給紙部より給送した前記記録材をその光沢化層を平滑面化手段にて平滑面化した後、該記録材の平滑光沢化層の面に対して前記画像形成部で未定着トナー像を形成させ、定着部において定着させて光沢画像形成物を出力する構成を特徴とする画像形成装置。
(2)表面に光沢化層を有する記録材を給紙部より給送して画像形成部で光沢化層の面に未定着トナー像を形成させ、定着部において前記記録材の未定着トナー像形成面に平滑表面部材を当接させて加熱・加圧して未定着トナー像を定着させるとともにトナー像および光沢化層の表面を前記平滑表面部材の平滑表面に倣わせることで光沢画像形成物を出力する画像形成装置において、前記給紙部より給送した前記記録材をこれに未定着トナー像を形成させることなく前記画像形成部を通過させて前記定着部に至らせ、該定着部にて前記光沢化層を平滑面化した後、該記録材を前記画像形成部へ再給送して該記録材の平滑光沢化層の面に対して前記画像形成部で未定着トナー像を形成させ、定着部において定着させて光沢画像形成物を出力する構成を特徴とする画像形成装置。
(3)表面に光沢化層を有する記録材を給紙部より給送して画像形成部で光沢化層の面に未定着トナー像を形成させ、定着部において前記記録材の未定着トナー像形成面に平滑表面部材を当接させて加熱・加圧して未定着トナー像を定着させるとともにトナー像および光沢化層の表面を前記平滑表面部材の平滑表面に倣わせることで光沢画像形成物を出力する画像形成装置において、前記給紙部より給送した前記記録材を前記画像形成部を経由させずに前記定着部に導入して前記光沢化層を平滑面化した後、該記録材を前記画像形成部へ給送して該記録材の平滑光沢化層の面に対して前記画像形成部で未定着トナー像を形成させ、定着部において定着させて光沢画像形成物を出力する構成を特徴とする画像形成装置。
(4)前記記録材をこれに未定着トナー像を形成させることなく前記画像形成部を通過させて前記定着部に至らせ、該定着部にて前記光沢化層を平滑面化するとき、もしくは前記記録材を前記画像形成部を経由させずに前記定着部に導入して前記光沢化層を平滑面化するときの定着部における記録材の加熱条件は、未定着トナー像を形成した後の記録材の加熱条件よりも加熱量を増やしたことを特徴とする(2)または(3)に記載の画像形成装置。
(5)前記の加熱量を増加させる手段は定着部の定着温度を上げることであることを特徴とする(4)に記載の画像形成装置。
(6)前記の加熱量を増加させる手段は定着部の定着速度を下げることであることを特徴とする(4)に記載の画像形成装置。
(7)前記画像形成部は、前記記録材に対して転写方式または直接方式にて未定着トナー像を形成することを特徴とする(1)から(6)の何れかに記載の画像形成装置。
(8)前記画像形成部は、像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像手段とを有する複数の画像形成部と、前記トナー像を記録材に転写する転写手段と、を有することを特徴とする(1)から(7)の何れかに記載の画像形成装置。
(9)前記定着部は、第一定着ローラと、当該第一定着ローラから所定間隔を保ち配設される回転ローラと、これら第一定着ローラと回転ローラとに巻き掛けられて回転される平滑表面部材としての無端状ベルトと、当該無端ベルトを挟み第一定着ローラに対峙して圧接される第二定着ローラとを備えることを特徴とする(1)から(8)の何れかに記載の画像形成装置。
(10)前記記録材は片面または両面に光沢化層をもつことを特徴とする(1)から(9)の何れかに記載の画像形成装置。
すなわち、給紙部より給送した記録材をその光沢化層を平滑面化手段にて平滑面化した後、該記録材の平滑光沢化層の面に対して画像形成部で未定着トナー像を形成させ、定着部において定着させて光沢画像形成物を出力する構成とすることで、給紙部に積載セットして用いる光沢画像出力用記録材としては、光沢化層を予め平滑にしていない粗面光沢化層(平滑性が悪い光沢化層)を有する記録材を用い得て、従って光沢画像出力用記録材を給紙部から給紙する時の1枚分離・搬送性を満足させることができる。
上記の平滑面化手段は専用手段とすることもできるし、定着部を平滑面化手段として兼用させることもできる。
平滑面化手段で粗面光沢化層をトナー像なしで平滑面化した記録材に対して画像形成部で未定着トナー像を形成し、定着部でトナー像の定着を行わせることで、画像形成に供される記録材の光沢化層の表面は平滑状態にあるから、画像不良がなく、高光沢な好ましいトナー画像を得ることができる。
記録材の粗面光沢化層をトナー像なしで平滑面化する平滑面化手段は、平滑化した光沢化層に未定着トナー像を有する記録材を定着処理する定着部の定着条件とは関係なく平滑面化条件を設定することができて、記録材の粗面光沢化層の表面を所望の平滑面にするために必要な熱や圧力を十分に加え得る平滑面化条件に設定することができる。
一方、平滑面化された光沢化層に未定着トナー像を有する記録材を定着処理するときの定着部の定着条件は、光沢化層が既に平滑面化されているので、ここでは光沢化層を平滑面化するための強い加熱や加圧は必要でなく、トナー像が平滑面化されている光沢化層に完全に溶けて光沢化層とともに平滑になって定着されて高光沢画像となるに足る条件設定にすることができる。
さらに、給紙部から給紙した記録材をトナー像なしで一度平滑面化手段を通すことで記録材Pが温まり、これに未定着トナー像を形成して定着のために定着部に通したときに光沢化層が溶けやすくなるため、トナー像の定着条件が広くなるといったメリットもある。
またさらに、給紙部から給紙した記録材をトナー像なしで一度平滑面化手段を通すことで、記録材の内部の水分を蒸発させることができるため、これに未定着トナー像を形成して定着のために定着部に通したときの定着時の水蒸気によってトナー像が乱れるといった画像不良も抑えることができる。
(1)画像形成装置例
図1は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成模型図、図2はその部分的拡大模型図である。
本例の画像形成装置は、電子写真プロセスを用いた、4色フルカラーのレーザプリンタ(複数の光走査手段を有する4ドラムレーザビームプリンタ)であり、記録材Pを表面に担持して搬送する記録材担持体としてのエンドレスの転写ベルト71を有する転写ベルト機構Dと、上記の転写ベルト71の上側にベルト回転方向に沿って上流側から順に配置された4個の画像形成部Pa,Pb,Pc,Pd、すなわちイエロートナー像を形成する第1の画像形成部Paと、マゼンタトナー像を形成する第2の画像形成部Pbと、シアントナー像を形成する第3の画像形成部Pcと、ブラックトナー像を形成する第4の画像形成部Pdとを備えている。
プリンタ本体Aの上面側に配設したリーダ部Bにおいてカラー原稿の画像情報をCCD等の光電変換素子で色分解読取り処理する。その各色分解読取り画像情報に対応して変調されたレーザ光La,Lb,Lc,Ldを複数の光走査手段を有するレーザ走査部Cから出力させる。
そして、各画像形成部Pa,Pb,Pc,Pdにおいて、それぞれ所定の速度で回転駆動される各感光ドラム1a,1b,1c,1dに対して上記レーザ走査部Cから出力されるレーザ光La,Lb,Lc,Ldで走査露光する工程を含む電子写真プロセスを適用して、第1の画像形成部Paの感光ドラム1aにはイエロートナー像を、第2の画像形成部Pbの感光ドラム1bにはマゼンタトナー像を、第3の画像形成部Pcの感光ドラム1cにはシアントナー像を、第4の画像形成部Pdの感光ドラム1dにはブラックトナー像を形成させる。そしてその各画像形成部の感光ドラム上に形成されたイエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの各色のトナー像を転写ベルト機構Dの転写ベルト71上に保持されて搬送される記録材(転写材)Pへ順次に重畳転写させることで、記録材P上に4色フルカラーのトナー像を合成形成する構成となっている。
第1〜第4の各画像形成部Pa,Pb,Pc,Pdにおいて、感光ドラム1a,1b,1c,1dの周囲には、帯電器2a,2b,2c,2d、現像器3a,3b,3c,3d、そして、クリーナ5a,5b,5c,5dが感光ドラムの回転方向に沿って順次配設されている。
複数の光走査手段を有するレーザ走査部Cは、光源装置(不図示)及びポリゴンミラー6が配設されている。光源装置から発せられたレーザ光を、ポリゴンミラー6を回転させて走査し、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、各画像形成部Pa,Pb,Pc,Pdの各感光ドラム1a,1b,1c,1dの母線上に集光して露光することにより、各感光ドラム上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。
各画像形成部Pa,Pb,Pc,Pdの各現像器3a,3b,3c,3dには、現像剤としてそれぞれイエロー,マゼンタ,シアン,ブラックのトナーが供給装置により所定量充填されている。各現像器はそれぞれの感光ドラム上の静電潜像を現像して、イエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像として現像(可視化)する。
転写ベルト機構Dにおいて、転写ベルト71は、ポリエチレンテレフタレート樹脂シート(PET樹脂シート)や、ポリフッ化ビニリデン樹脂シート、ポリウレタン樹脂シートなどの誘電体樹脂のシートによって構成されており、その両端部を互いに重ね合わせて接合し、エンドレス形状にしたものか、あるいは継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが用いられている。このエンドレスの転写ベルト71は、駆動ローラ72と、ターンローラ73・74の3本のローラ間に懸回張設してあり、駆動ローラ72が駆動モータMによりタイミングベルト装置等の動力伝達装置を介して回転駆動されることにより転写ベルト71が矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。
4a,4b,4c,4dは転写帯電器であり、各画像形成部Pa,Pb,Pc,Pdにおいて、各感光ドラム1a,1b,1c,1dの下面に対して転写ベルト71の上行側ベルト部分を介して圧接させて配設ある。各画像形成部において感光ドラムと転写ベルトとの接触部が転写部である。
E1,E2はプリンタ本体A内に配設の第1または第2の給紙部としての給紙カセット、E3はプリンタ本体Aに組み合わせて連設した第3の給紙部としての大容量給紙装置、E4は第4の給紙部としての手差し給紙トレイである。手差し給紙トレイE4はプリンタ本体Aに対して実線示のように畳み込んで格納自在である。使用時は2点鎖線示のように開いて使用する。
上記の第1〜第4の給紙部E1〜E4の内で選択指定された給紙部の給紙ローラが駆動されることで、その給紙部に積載収納されている記録材Pが1枚分離給紙され、複数の搬送ローラ、及びレジストローラ8を経て転写ベルト機構Dの転写ベルト71上に供給され、転写ベルト71による搬送で第1〜第4の各画像形成部部Pa,Pb,Pc,Pdの転写部に順次に送られる。
転写ベルト機構Dの転写ベルト71が駆動ローラ72によって回転駆動されて、所定の位置にあることが確認されると、記録材Pは、レジストローラ8から転写ベルト71に送り出され、第1の画像形成部Paの転写部へ向けて搬送される。これと同時に画像書き出し信号がオンとなり、それを基準としてあるタイミングで第1の画像形成部Paの感光ドラム1aに対し画像形成を行う。そして感光ドラム1aの下側の転写部で転写帯電器4aが電界又は電荷を付与することにより、感光ドラム1a上に形成された第1色目のイエロートナー像が記録材P上に転写される。この転写により記録材Pは転写ベルト71上に静電吸着力でしっかりと保持され、第2の画像形成部Pb以降に搬送される。すなわち、記録材Pは転写ベルト71上に支持されて第1〜第4の各画像形成部Pa,Pb,Pc,Pdの転写部へ順次に搬送され、各画像形成部の各感光ドラム上に形成されたイエロー,マゼンタ,シアン,ブラックの各色のトナー像の順次重畳転写を受ける。これにより記録材P上に4色フルカラーのトナー像が合成形成される。
4色フルカラーのトナー像が合成形成された記録材Pは、転写ベルト71の搬送方向下流部で分離帯電器9により除電されて静電吸着力が減衰させることによって、転写ベルト71の末端から離脱する。特に、低湿環境では記録材Pが乾燥して電気抵抗が高くなるため、転写ベルト71との静電吸着力が大きくなり、分離帯電器9の効果は大きくなる。通常、分離帯電器9は、トナー像未定着の状態で記録材Pに帯電するため、非接触帯電器が用いられる。
転写ベルト71から剥離された記録材Pは定着装置Fへ搬送され、該定着装置Fで加熱・加圧されて各色トナー像の混色及び記録材Pへの固定(定着)が行われ、フルカラー画像形成物となる。
片面画像形成モードが選択されている場合には、定着装置Fを出た記録材Pは、第1姿勢に保持されているセレクタ10の上側を通り、排紙ローラ11により排紙口12から機外の排紙トレイG上に排紙される。
両面画像形成モードが選択されている場合には、定着装置Fを出た1面目定着済みの記録材Pは、第2姿勢に切換えられたセレクタ10によって反転再給紙機構H側に進路変更される。そしてこの反転再給紙機構Hの反転部(スイッチバック機構)13で表裏反転され、両面搬送パス14に送られ、中間トレイ15に一旦収納される。中間トレイ15に収納された記録材は所定の制御タイミングで駆動された給紙ローラにより中間トレイ15からレジストローラ8に向けて送り出され、レジストローラ8から再度、転写ベルト機構Dの転写ベルト71上に2面目が上向きの状態で給紙され、1面目に対する画像形成の場合と同様に、第1〜第4の画像形成部Pa,Pb,Pc,Pdにより2面目に対する4色フルカラーのトナー画像の合成形成が実行される。
2面目に対するトナー像形成を受けた記録材Pは転写ベルト71から分離されて定着装置Fへ搬送され、該定着装置Fで2面目に対するトナー像の定着処理を受け、第1姿勢に切換えられたセレクタ10の上側を通り、排紙ローラ11により排紙口12から機外の排紙トレイG上に両面画像形成物として排紙される。
モノクロ画像形成物あるいは単色画像形成物の出力も可能である。この場合は、その画像形成モードを選択すると、第1〜第4の画像形成部Pa,Pb,Pc,Pdのうち選択された画像形成モードに対応した画像形成部だけが画像形成動作し、他の画像形成部は感光ドラムの回転駆動はなされるけれども画像形成動作はなされず、画像形成動作した画像形成部の転写部において、転写ベルト機構Dで搬送される記録材にトナー像を転写するシーケンスが実行される。
(2)定着装置F
図3に定着装置Fの拡大模型図を示す。本実施例における定着装置Fはベルト定着器である。このベルト定着器Fは、第一定着ローラ(以下、定着ローラと記す)51と、この定着ローラ51から所定間隔を保ち配設された分離ローラとしての回転ローラ(以下、分離ローラと記す)53と、この分離ローラ53の上側に配設されたテンションローラとしての回転ローラ(以下、テンションローラと記す)54と、上記3本のローラ51・53・54間に懸回張設したエンドレス(無端状)の定着ベルト57と、この定着ベルト57を挟み定着ローラ51に対峙して圧接される加圧ローラとしての第二定着ローラ(以下、加圧ローラと記す)52と、定着ローラ51と分離ローラ53との間の定着ベルト部分において、分離ローラ53寄りの位置で定着ベルト外面に当接させて配設された補助ローラ55と、定着ベルト57の内側で、定着ローラ51と分離ローラ53との間に配設され、定着ローラ51と分離ローラ53との間の定着ベルト部分を空冷する冷却ファン56等を有してなる。
定着ローラ51は同心円状に3層構造を採用しており、コア部分、弾性層、離型層を有している。このコア部分は直径44mm、厚さ5mmのアルミニウム製中空パイプにより構成され、弾性層はJIS−A硬度50度、厚さ3mmのシリコンゴムにより構成され、離型層は厚さ50μmのPFAにより構成される。コア部分の中空パイプ内部には、熱源(ローラ加熱ヒータ)としてのハロゲンランプ58が配設されている。
加圧ローラ52も同様の構成を採用している。59は加圧ローラ52のコア部分の中空パイプ内部に配設した熱源(ローラ加熱ヒータ)としてのハロゲンランプ58が配設されている。
定着ローラ51と加圧ローラ52は定着ベルト57を挟ませて所定の押圧力で圧接させて所定幅の加熱・加圧部としての定着ニップ部Nを形成させている。
また、定着ベルト57は、平滑表面部材として、表面(記録材Pや加圧ローラ52に当接する面)に鏡面状の離型層、裏面(定着ローラ51に当接する面)に基材を備える二層構造を採用している。この離型層は厚さ30μmのPFAにより構成され、基材は厚さ100μmのポリイミドフィルムにより構成される。
定着ローラ51は不図示の駆動機構により矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。この定着ローラ51の回転駆動により定着ベルト57が矢印の時計方向に回動状態になる。分離ローラ53・テンションローラ54・加圧ローラ52・補助ローラ55は定着ベルト57の回転に伴い従動回転する。テンションローラ54は定着ベルト57に所定の張力を与えている。
定着ローラ51と加圧ローラ52のそれぞれ内部に配設されるハロゲンランプ58・59に電力が供給され、ハロゲンランプ58・59の発熱により定着ローラ51と加圧ローラ52が内部加熱されて表面温度が上昇する。定着ローラ51と加圧ローラ52の表面温度はそれぞれ不図示のサーミスタによって検知され、それらのサーミスタの検知温度が不図示の制御回路にフィードバックされる。制御回路は各サーミスタから入力する検知温度が定着ローラ51と加圧ローラ52とにそれぞれ設定した所定の温度に維持されるようにハロゲンランプ58・59に供給する電力を制御する。すなわち、定着ローラ51と加圧ローラ52を所定の温度に温調管理して定着ニップ部Nの温度を所定の定着温度に温度管理する。
転写ベルト機構D側からベルト定着器F側に送られた、表面に未定着トナー画像を有する記録材Pは定着ニップ部Nの定着ベルト57と加圧ローラ52との間に導入されて定着ニップ部Nを挟持搬送される。記録材Pの未定着トナー画像面が定着ベルト57の表面に対面する。記録材Pは定着ニップ部Nを挟持搬送されていく過程で加熱・加圧されて各色トナー像の混色及び記録材Pへの固定(定着)が行われ、同時に、記録材Pは定着ベルト57の表面に密着する。その後、記録材Pは定着ベルト57に密着した状態で定着ベルト57の回転と共に、定着ニップ部Nと分離ローラ53との間である冷却領域Rを搬送される。この冷却領域Rにおいて、記録材Pは冷却ファン56及びそれを囲むエアダクト56a内を流れるエアフローの作用により強制的に効率よく冷却される。冷却ファン56によって紙面に直交するエアフローが生じている。
このように定着ベルト57の表面に密着状態の記録材Pは、冷却領域Rで十分に冷却され、分離ローラ53の位置へ至り、分離ローラ53により定着ベルト57の曲率が変化する領域で定着ベルト57の表面から自らの剛性(こし)により剥離(曲率分離)される。
補助ローラ55は、定着ローラ51から分離ローラ53にいたる定着ベルト冷却領域Rの途中において記録材Pが定着ベルト57の表面から剥がれて、画像が乱れたり、搬送できなくなったりすることを防止する。
光沢画像形成物を出力するために記録材Pとして表面に透明樹脂層等の光沢化層を有する記録材を用いている場合には、該記録材が定着ニップ部Nを挟持搬送される過程において定着ニップ部Nの熱により、光沢化層の温度が上昇して軟らかくなり、さらに定着ニップ部Nの圧力が加わることによりトナーがその高温の光沢化層中に埋没される。同時に、記録材は定着ベルト57の表面に密着される。その後、記録材Pは定着ベルト57に密着した状態で定着ベルト57の回転と共に冷却領域Rを搬送されて強制的に効率よく十分に冷却される。そして、分離ローラ53により定着ベルト57の曲率が変化する領域で定着ベルト57の表面から曲率分離する。
(3)光沢画像出力モード
光沢画像出力モードは、記録材Pとして、表面に光沢化層(受像層、受容層)を有する記録材を使用し、これを通紙して実行させる。
表面に光沢化層をもつ記録材の一般的形態は、接着剤及び顔料を主成分とする顔料塗工層を少なくとも一面に有する基材と、前記顔料塗工層上に設けられた、光沢化層としての、熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂層と、を有する。
上記樹脂層は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を主成分として含有するが、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を混合した混合樹脂層であってもよいし、熱可塑性樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂層と熱硬化性樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂層とを含む複数の層で構成されていてもよい。但し、複数の層で構成される場合、最上層は熱硬化性樹脂を主成分として含有する熱硬化性樹脂層である。また、これら混合樹脂層、熱可塑性樹脂層、熱硬化性樹脂層を組み合わせた層構成でもよいが、最上層には、混合樹脂層や熱硬化性樹脂層等の熱硬化性樹脂を含む層である。
熱可塑性樹脂としては、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル、スチレン−メタクリル酸エステル等を用いることができるが、特にポリエステル樹脂を用いることが好ましい。
ところで、光沢画像形成物は画像形成後の記録材表面が平滑なほど、光沢が高く高品位な画像が得られる。そこで、記録材として予め表面が平滑な記録材を作ればよいが、表面の平滑性が上がると、その記録材のカセット等給紙部からの1枚分離給紙時に、重送やピックアップ不良といった搬送面の問題が発生する。このような現象は接着剤及び顔料を主成分とする顔料塗工層をコートした、いわゆるコート紙でも発生することが知られている。特に、両面をコートした記録材では搬送が非常に難しくなる。
表面に平滑な光沢化層を有する記録材(平滑光沢化層を有する記録材)でもこのような現象が発生し、特に、両面に光沢化層をもつ記録材の両面を平滑にした場合がもっとも厳しく、片面を光沢化層、もう片面を顔料塗工層とした両面コート紙でも同様であった。
そこで、本実施例では、光沢画像出力モード時に使用する、表面に光沢化層を有する記録材として、その光沢化層について表面を予め平滑状態にしないで、1枚分離・搬送面でほとんど問題が出ないように僅かに凹凸を残した粗面状態に形成した記録材(粗面光沢化層を有する記録材)を用いる。
具体的には、図4の(a)に示すように、170gsmのコート紙(基材)P1の片面に、光沢化層として、ポリエステル(熱可塑性樹脂)を主成分とした透明樹脂層P2を設けたもので、かつ該透明樹脂層P2の表面粗さをRz4μmとした、粗面光沢化層P2を有する記録材Pを用いた。このように光沢化層としての樹脂層P2の表面を粗面状態にした記録材は給紙部での1枚分離・搬送面の問題がほとんど出ない。
しかし、記録材の光沢化層は表面がもともと平滑でないと、ベルト定着器Fは記録材の粗面光沢化層の表面を所望の平滑面にするために必要な熱と圧力を加えなければならない。つまり、画像形成前の記録材の光沢化層表面の平滑性が悪いほど定着部において十分な加熱と加圧が必要になるが、加熱および加圧を増やすと、トナー像や光沢化層としての樹脂層がそれだけ強い加熱や加圧を受けることになり、過度の加熱や加圧は、トナーが溶け過ぎて定着ベルトにオフセットしたり、記録材の表面に流れて画像が滲んでしまったり、さらに、記録材の光沢化層としての樹脂層とともにトナー像の位置がずれて画像が乱れたりといった問題が発生する。従って、画像形成前の記録材について光沢化層表面の平滑性が悪い場合において、その光沢化層表面を所望の平滑面にするために定着部の加熱および加圧を増やすことには自ずと限度がある。そのために、トナー段差の発生、画像にじみの発生、低光沢等の問題が生じやすい。
これについて図4の(b)〜(e)を用いて説明すると、図4の(b)に示す定着前の状態のように、粗面光沢化層P2を有する記録材P上に転写された未定着のトナー像tは数μm〜数十μmの高さを持っている。本実施例のベルト定着器Fでは、図4の(c)に示すように、トナー像tが光沢化層としての透明樹脂層P2に完全に溶けて透明樹脂層P2とともに平滑になり、高光沢画像が得られることを目指している。ところが、加熱が不十分であると、図4の(d)のように透明樹脂層P2にトナー像tが十分溶け込まずに段差が残ったり、また、透明樹脂層P2の表面も十分に溶けて平滑面にならずに凹凸が残ってしまい、高光沢が得られなかったりといった問題が発生する。また、加熱しすぎると、図4の(e)のように、トナー像tがつぶれすぎて、幅が広くなり画像がぼやけてしまう(画像にじみ)。
上記について、具体的に、ベルト定着器Fの定着速度、定着ローラ温度、加圧ローラ温度を振った様々な条件で画像形成を行い上記の「トナー段差」、「画像にじみ」、「記録材の光沢」の問題点レベルを評価した。結果を表1に示す。
評価は、○がOKレベル、△、×は不十分である。結果からわかるように、記録材表面の光沢が得られる条件では、トナーが溶け過ぎてしまい、画像のにじみが発生してしまう。
そこで、本実施例では光沢画像出力モードを下記のように実行させている。光沢画像出力モードは、たとえば、モード選択キーで該モードが選択されることで、あるいは光沢化層を有する記録材を収容した給紙部からの給紙が選択されることで、あるいは給紙部から給紙された記録材が光沢化層を有する記録材であることが記録材種類判別手段で検知されることで、画像形成装置の制御回路がこれを認識して実行する。
1)表面に光沢化層を有する記録材として、図5の(a)のように、給紙部からの1枚分離・搬送面で問題のない粗面光沢化層P2を有する記録材Pを用い、
2)これを給紙部より給紙して第1〜第4の画像形成部Pa,Pb,Pc,Pdへ導入するけれども、ここでは未定着トナー像を形成させることなく該画像形成を素通りさせてベルト定着器Fに至らせ、該ベルト定着器Fを平滑面化手段として該ベルト定着器Fの加熱・加圧および平滑表面部材としての定着ベルト57により該記録材Pの粗面光沢化層P2を、図5の(b)のように、平滑面化した後、
3)該記録材を前記画像形成部Pa,Pb,Pc,Pdへ再導入して該記録材の平滑光沢化層P1の面に、図5の(c)のように、未定着トナー像tを転写形成させ、
4)該記録材をベルト定着器Fに再導入して、図5の(d)のように、トナー像を定着させて、高光沢画像形成物を出力する構成にしている。
上記の4)において、トナー像tは記録材Pの透明樹脂層P2に埋め込まれた状態で定着され、かつ記録材表面上の透明樹脂層P2とトナー像tとは共に平滑表面部材としての定着ベルト76の表面形状にならって凝固し、記録材全面が平滑な面となるので、光沢性に優れたカラー画像を得る事ができる。
また上記の2)と3)において、ベルト定着器Fを平滑面化手段として粗面光沢化層P2をトナー像なしで平滑面化した後の記録材Pの画像形成部Pa,Pb,Pc,Pdへ再導入は、本実施例では、平滑面化手段としてのベルト定着器Fを出た記録材Pを、第2姿勢に切換えられたセレクタ10によって反転再給紙機構H側に進路変更させ、さらに第2のセレクタ16によって反転部(スイッチバック機構)13に向かわせないで、記録材の表裏面の反転なしで両面搬送パス14に向かわせて中間トレイ15に一旦収納させる。そして、中間トレイ15に収納された記録材を所定の制御タイミングで駆動された給紙ローラにより中間トレイ15からレジストローラ8に向けて送り出し、レジストローラ8から再度、転写ベルト機構Dの転写ベルト71上に給紙することで行わせている。
a:上記のように、光沢画像出力用記録材として粗面光沢化層P2を有する記録材Pを用いることで、これを給紙部から給紙する時の1枚分離・搬送性を満足させることができる。
b:その記録材Pを給紙部から給紙して画像形成部でトナー像を形成する前に、ベルト定着器Fを平滑面化手段として該ベルト定着器Fに導入して粗面光沢化層P2をトナー像なしで平滑面化した後、該記録材に対して画像形成部で未定着トナー像を形成し、ベルト定着器Fでトナー像の定着を行わせることで、画像形成に供される記録材Pの光沢化層P2の表面は平滑状態にあるから、高光沢画像形成物が出力される。
c:記録材Pの粗面光沢化層P2をトナー像なしで平滑面化する時の平滑面化手段としてのベルト定着器Fの加熱・加圧・記録材搬送等の平滑面化条件は、トナー像なしなのでトナー像のにじみやがさつきといった画像不良を考慮する必要がなくなるため、記録材Pの粗面光沢化層P2を十分に平滑化することだけを目的にした条件設定にすることができる。すなわち、平滑化した光沢化層P2に未定着トナー像を有する記録材を定着処理するときのベルト定着器Fの定着条件とは関係なく条件設定することができて、記録材Pの粗面光沢化層P2の表面を所望の平滑面にするために必要な熱と圧力を十分に加え得る平滑面化条件に設定することができる。
d:一方、平滑面化された光沢化層P2に未定着トナー像tを有する記録材Pを定着処理するときのベルト定着器Fの定着条件は、光沢化層P2が既に平滑面化されているので、ここでは光沢化層を平滑面化のための強い加熱や加圧は必要でなく、図5の(c)→(d)のように、トナー像tが平滑面化されている光沢化層P2に完全に溶けて光沢化層P2とともに平滑になって定着されて高光沢画像となるに足る条件設定にすることができる。
e:さらに、給紙部から給紙した記録材Pをトナー像なしで、一度、平滑面化手段としてのベルト定着器Fを通すことで記録材Pが温まり、これに未定着トナー像tを形成して定着のために再度ベルト定着器Fに通したときに光沢化層P2が溶けやすくなるため、トナー像tの定着条件が広くなるといったメリットもある。
f:またさらに、給紙部から給紙した記録材Pをトナー像なしで、一度、平滑面化手段としてのベルト定着器Fを通すことで、記録材の内部の水分を蒸発させることができるため、これに未定着トナー像tを形成して定着のために再度ベルト定着器Fに通したときの定着時の水蒸気によってトナー像が乱れるといった画像不良も抑えることができる。
すなわち、記録材Pをこれに未定着トナー像を形成させることなく画像形成部を通過させてベルト定着器Fに至らせ、該ベルト定着器Fにて粗面光沢化層P2を平滑面化するときの該ベルト定着器Fにおける記録材の加熱条件は、未定着トナー像を形成した後の記録材の該ベルト定着器Fにおける加熱条件よりも加熱量を増やしている。具体的に、本実施例において、記録材Pの粗面光沢化層P2をトナー像なしで平滑面化処置する時の平滑面化手段としてのベルト定着器Fの平滑面化条件は、定着スピード50mm/s、定着温度180℃に設定して、また平滑面化された光沢化層P2に未定着トナー像を有する記録材を定着処理するときのベルト定着器Fの定着条件は、定着スピード50mm/s、定着温度160℃に設定して画像形成を行い、トナー段差、にじみといった画像不良がなく、高光沢な好ましいトナー画像を得ることができた。
本実施例では、記録材Pの粗面光沢化層P2をトナー像なしで平滑面化処置する時の平滑面化手段としてのベルト定着器Fの平滑面化条件として、平滑面化された光沢化層P2に未定着トナー像を有する記録材を定着処理するときのベルト定着器Fの定着条件と比べて定着温度を上げて加熱量を増やしたが、定着温度を同じ条件として、定着スピード(記録材搬送速度)を下げることで加熱量を増やしても良い。
光沢画像出力モードで、かつ両面画像形成モードの場合には、記録材Pは図5の(e)のように表裏両面に粗面光沢化層P2・P2を形成具備させたものを用いる。
実施例1の画像形成装置では、ベルト定着装置Fの平滑表面部材としての定着ベルト57にポリイミドの基材にPFAの離型層を設けたものを用いたが、本実施例では、定着ベルト57としてステンレス(SUS)の100μmのシートを繋ぎ合わせたエンドレスの金属ベルトを用いた。金属ベルトは、表面仕上げが簡単であり、高光沢が得られるといったメリットがある。
本実施例の場合も、実施例1の画像形成装置と同様の光沢画像出力モードを実行させたところ、トナー段差、にじみといった画像不良がなく、高光沢な好ましいトナー画像を得ることができた。
図6は本実施例における画像形成装置の概略構成模型図である。本実施例の画像形成装置は実施例1(図1)の画像形成装置との対比において、粗面光沢化層P2を有する記録材Pの専用給紙部としての第5の給紙部E5(給紙カセット)と、この第5の給紙部E5から記録材Pをベルト定着器Fに対して画像形成部部Pa,Pb,Pc,Pdを経由させずに直接に導入する搬送パス17を設けている点で相違し、その他の構成は実施例1の構成と同様のため再度の説明を省略する。
本実施例では光沢画像出力モードは下記のように実行させている。即ち、制御回路は光沢画像出力モードが選択されると、粗面光沢化層P2を有する記録材Pの専用給紙部としての第5の給紙部E5の給紙ローラを駆動して該記録材Pを1枚分離給紙する。その記録材Pを搬送パス17を通してベルト定着器Fに対して画像形成部部Pa,Pb,Pc,Pdを経由せずに直接に至らせ、該ベルト定着器Fを平滑面化手段として該ベルト定着器Fの加熱・加圧および平滑表面部材としての定着ベルト57により該記録材Pの粗面光沢化層P2を、図5の(b)のように、平滑面化した後、第2姿勢に切換えられたセレクタ10によって反転再給紙機構H側に進路変更させ、さらに第2のセレクタ16によって反転部(スイッチバック機構)13に向かわせないで、記録材の表裏面の反転なしで両面搬送パス14に向かわせて中間トレイ15に一旦収納させる。そして、中間トレイ15に収納された記録材を所定の制御タイミングで駆動された給紙ローラにより中間トレイ15からレジストローラ8に向けて送り出し、レジストローラ8から転写ベルト機構Dの転写ベルト71上に給紙し、該記録材を画像形成部Pa,Pb,Pc,Pdへ導入して該記録材の平滑光沢化層P1の面に、図5の(c)のように、未定着トナー像tを転写形成させ、さらに該記録材をベルト定着器Fに再導入して、図5の(d)のように、トナー像を定着させて、高光沢画像形成物を出力する。
本実施例の画像形成装置は、粗面光沢化層P2を有する記録材Pの専用給紙部としての第5の給紙部E5と、この第5の給紙部E5から記録材Pをベルト定着器Fに対して画像形成部部Pa,Pb,Pc,Pdを経由させずに直接に導入する搬送パス17を設けていることによって記録材の表面を平滑化するための定着行程へ画像形成部を通ることなく搬送できるため、記録材の搬送時間が短縮されるため、大幅なスループットアップが可能となった。
本実施例においても、実施例1と同様に、トナー段差、にじみといった画像不良がなく、高光沢な好ましいトナー画像を得ることができる画像形成装置を提供することができた。
本実施例でも、記録材Pの粗面光沢化層P2をトナー像なしで平滑面化処置する時の平滑面化手段としてのベルト定着器Fの平滑面化条件として、平滑面化された光沢化層P2に未定着トナー像を有する記録材を定着処理するときのベルト定着器Fの定着条件と比べて定着温度を上げたが、定着温度を同じ条件として、定着スピードを変更し、加熱量を変化させても良いことはいうまでもない。
[その他]
1)実施例の画像形成装置では転写ベルトに担持した記録材に直接画像形成を行う多重転写方式を用いたが、本発明はこれに限らず、像担持体としての感光ドラム上の画像を一度中間転写体上で重ね合わせて記録材上に一括転写するいわゆる中間転写方式の画像形成装置や、カラー画像に限らず、白黒の画像形成装置であっても良いことは言うまでもない。転写方式ではなく、直接方式にて記録材面に、カラー画像、多色画像、もしくは単色画像を形成する画像形成装置であってもよい。
2)また、実施例の画像形成装置ではベルト定着器Fを粗面光沢化層P2を有する記録材Pの平滑面化手段に兼用させたけれども、ベルト定着器Fとは別に給紙部より給送した該記録材が画像形成部へ至る前に光沢化層P2を平滑面化する専用の平滑面化手段を配置する装置構成にすることもできる。
3)平滑面化手段兼用の定着部はベルト定着器Fに限られない。また専用の平滑面化手段もベルト型の加熱加圧装置に限られない。
実施例1における画像形成装置の概略構成模型図である。 その部分的拡大模型図である。 定着部(ベルト定着器)の拡大模型図である。 粗面光沢化層を有する記録材を用いた場合の定着後トナー像の各種状態を示す概略模型図である。 実施例の光沢画像出力モードの進行過程の模式図である。 実施例3における画像形成装置の概略構成模型図である。
符号の説明
A:プリンタ本体、B:リーダ部、C:レーザ走査部、D:転写ベルト機構、E1〜E5:給紙部、F:定着部(兼平滑面化手段)、G:排紙トレイ、H:反転再給紙機構、6:ポリゴンミラー、1a〜1d:感光ドラム、2a〜2d:ドラム帯電器、8:レジストローラ、9:分離帯電器、10:第1セレクタ、16:第2セレクタ、51:定着ローラ、52:加圧ローラ、53:分離ローラ、54:テンションローラ、55:補助ローラ、56:冷却ファン、57:定着ベルト、58:ヒータ、59:ヒータ、71:転写ベルト(記録材担持体)

Claims (10)

  1. 表面に光沢化層を有する記録材を給紙部より給送して画像形成部で光沢化層の面に未定着トナー像を形成させ、定着部において定着させて光沢画像形成物を出力する画像形成装置において、
    前記給紙部より給送した前記記録材をその光沢化層を平滑面化手段にて平滑面化した後、該記録材の平滑光沢化層の面に対して前記画像形成部で未定着トナー像を形成させ、定着部において定着させて光沢画像形成物を出力する構成を特徴とする画像形成装置。
  2. 表面に光沢化層を有する記録材を給紙部より給送して画像形成部で光沢化層の面に未定着トナー像を形成させ、定着部において前記記録材の未定着トナー像形成面に平滑表面部材を当接させて加熱・加圧して未定着トナー像を定着させるとともにトナー像および光沢化層の表面を前記平滑表面部材の平滑表面に倣わせることで光沢画像形成物を出力する画像形成装置において、
    前記給紙部より給送した前記記録材をこれに未定着トナー像を形成させることなく前記画像形成部を通過させて前記定着部に至らせ、該定着部にて前記光沢化層を平滑面化した後、該記録材を前記画像形成部へ再給送して該記録材の平滑光沢化層の面に対して前記画像形成部で未定着トナー像を形成させ、定着部において定着させて光沢画像形成物を出力する構成を特徴とする画像形成装置。
  3. 表面に光沢化層を有する記録材を給紙部より給送して画像形成部で光沢化層の面に未定着トナー像を形成させ、定着部において前記記録材の未定着トナー像形成面に平滑表面部材を当接させて加熱・加圧して未定着トナー像を定着させるとともにトナー像および光沢化層の表面を前記平滑表面部材の平滑表面に倣わせることで光沢画像形成物を出力する画像形成装置において、
    前記給紙部より給送した前記記録材を前記画像形成部を経由させずに前記定着部に導入して前記光沢化層を平滑面化した後、該記録材を前記画像形成部へ給送して該記録材の平滑光沢化層の面に対して前記画像形成部で未定着トナー像を形成させ、定着部において定着させて光沢画像形成物を出力する構成を特徴とする画像形成装置。
  4. 前記記録材をこれに未定着トナー像を形成させることなく前記画像形成部を通過させて前記定着部に至らせ、該定着部にて前記光沢化層を平滑面化するとき、もしくは前記記録材を前記画像形成部を経由させずに前記定着部に導入して前記光沢化層を平滑面化するときの定着部における記録材の加熱条件は、未定着トナー像を形成した後の記録材の加熱条件よりも加熱量を増やしたことを特徴とする請求項2または3に記載の画像形成装置。
  5. 前記の加熱量を増加させる手段は定着部の定着温度を上げることであることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 前記の加熱量を増加させる手段は定着部の定着速度を下げることであることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  7. 前記画像形成部は、前記記録材に対して転写方式または直接方式にて未定着トナー像を形成することを特徴とする請求項1から6の何れかに記載の画像形成装置。
  8. 前記画像形成部は、像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像手段とを有する複数の画像形成部と、前記トナー像を記録材に転写する転写手段と、を有することを特徴とする請求項1から7の何れかに記載の画像形成装置。
  9. 前記定着部は、第一定着ローラと、当該第一定着ローラから所定間隔を保ち配設される回転ローラと、これら第一定着ローラと回転ローラとに巻き掛けられて回転される平滑表面部材としての無端状ベルトと、当該無端ベルトを挟み第一定着ローラに対峙して圧接される第二定着ローラとを備えることを特徴とする請求項1から8の何れかに記載の画像形成装置。
  10. 前記記録材は片面または両面に光沢化層をもつことを特徴とする請求項1から9の何れかに記載の画像形成装置。
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