JP2006091360A - 画像形成装置、画像形成方法および光沢処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置の大型化を抑制しつつ高い画質を得ることができる画像形成装置、画像形成方法および光沢処理装置を提供する。
【解決手段】 定着装置２４から搬送方向下流側の用紙経路４０には、排紙トレイ４４と、この排紙トレイ４４の手前に位置する分岐部４５と、この分岐部４５から光沢処理装置６４に搬送する搬送路４６とを有する。光沢処理装置６４の手前には、予備加熱装置６３が設けられている。すなわち、定着装置２４からの用紙は、光沢処理装置６４に搬送される前に予備加熱装置６３により予備加熱される。このため、光沢処理装置６４を定着装置２４から離間して配置することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置等に係り、詳しくは、例えば光沢を得ることが可能な画像形成装置、画像形成方法および光沢処理装置に関するものである。

電子写真方式を利用した複写機やプリンタ等の画像形成装置では、ドラムまたはベルト形状の有機感光体等からなる像担持体の表面に、公知の電子写真プロセスにより静電潜像を形成する。そして、その静電潜像をトナーを用いて現像してトナー像とする。次いでこのトナー像を直接または中間転写体を介して記録媒体（用紙など）に静電的に転写する。その後、例えば加熱定着機構によりトナー像を記録媒体に定着させることにより画像形成が行われる。
この加熱定着機構としては、ラジアント方式、フラッシュ方式、加熱ローラと加圧ローラとを用いた２ローラ方式、加熱ローラとバックアップフリーベルトとを用いたフリーベルトニップ方式などがある。２ローラ方式を例に挙げると、例えばヒータにより加熱された加熱ローラと弾性体で被覆された加圧ローラとで構成されたローラ対を定着部に備えている。このローラ対の間にトナー像が転写された記録媒体を通過させることで、未定着トナー像を記録媒体に定着させている。フルカラー画像が形成可能な画像形成装置では、例えばＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の４色のトナー像を記録媒体に転写させる。そして、この４色のトナー像を有する記録媒体を、このローラ対を通過させることにより定着させて、フルカラー画像を形成している。

このような画像形成装置は、フルカラーの画像形成を行うものが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、例えば写真画質の光沢要求等も益々高度なものとなっている。

ここで、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。出力画像の平滑性を向上させるための種々の手段が提案されており、無端状の定着ベルトを用いた定着装置も提案もなされている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。

これらの特許文献で提案されている定着装置は、加熱ロールと剥離ロールとテンションロールとに巻き掛けられて矢印方向に回転する定着ベルトを備えている。また、定着装置は、この定着ベルトにより搬送される記録媒体を冷却する冷却手段と、定着ベルトを挟み加熱ロールと対峙して圧接される加圧ロールとを備えている。
トナー画像を表面に保持している記録媒体は、表面側が定着ベルトに接触するように定着装置まで搬送されてから、加熱ロールと加圧ロールとの圧接（ニップ）部分を通過する。その後、記録媒体は、定着ベルトに密着された状態で搬送され、定着ベルトと共に記録媒体の表面のトナー画像が冷却手段により冷却される。そして、記録媒体は、剥離ロールの定着ベルトのラップ領域にて無端ベルトから剥離される。
このような定着装置を用いて、表面に熱可塑性樹脂からなる受像層を設けた記録媒体に画像形成すると、極めて高光沢の画像を得ることが可能になる。すなわち、記録媒体上にトナー画像を形成し、その記録媒体をこのような定着ベルト式の定着装置を通して、トナー像および受像層を融解させることで受像層にトナー画像を埋没させる。そして、記録媒体を定着ベルトの表面に密着させたまま、記録媒体が冷却固化するまで保持した後に剥離すると、その記録媒体の表面は定着ベルトの表面に倣うことになる。このため、ベルト式定着装置のベルトとして高光沢のベルトを用いると、極めて光沢の高い画像を得ることができる。

ここで、光沢が必要ない画像に用いられる一般的な定着装置の搬送方向下流側に光沢処理装置を配設し、光沢が必要な画像に対応できるように構成した画像形成装置がある。すなわち、そのような画像形成装置は、定着装置により記録媒体にトナー画像を定着した後に光沢処理装置に搬送して光沢処理を行ってからその記録媒体を排出するように構成されている。

特開２００２−９９１６６号公報(第６頁、図２) 特開２００２−９９１７１号公報(第６〜７頁、図２)

光沢処理装置では加熱しながら光沢処理がなされるので、加熱してトナー画像を記録媒体に定着させる定着装置に隣接して設けるのが一般的である。しかしながら、定着装置の搬送方向下流側には、装置外に排出された記録媒体を受ける排紙トレイや、両面印刷等のための搬送路が設けられるため、光沢処理装置を内蔵するために画像形成装置自体が大型化してしまう。画像形成装置の大型化は、画像形成装置を設置するためのスペースが大きく必要になってしまう。このような事態は、装置の小型化という最近の傾向からすると逆行することになり、好ましくない。
また、製造コスト等の抑制のために、従来からある画像形成装置に光沢処理を追加するという手法で設計する場合には、光沢処理装置を設置するだけのスペースを確保するのが難しいという事情がある。

ここで、定着装置では定着処理に適した速度で定着が行われる。しかし、その定着処理速度が、光沢処理装置による光沢処理速度と同じであるとは限らない。すなわち、光沢処理は、定着処理速度とは異なる速度で行った方が好ましいと考えられる。そのような場合には、定着速度と光沢処理速度とを異ならしめることを可能にすることで、それぞれに適した速度で処理することが可能になる。

本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、装置の大型化を抑制しつつ高い画質を得ることができる画像形成装置、画像形成方法および光沢処理装置を提供することにある。
また別の目的は、定着処理速度と光沢処理速度とをそれぞれ最適なものに選択可能な画像形成装置、画像形成方法および光沢処理装置を提供することにある。

かかる目的のもと、本発明が適用される画像形成装置は、トナー像が担持される担持体と、担持体に担持されたトナー像を記録媒体に対して転写せしめる転写手段と、転写手段により転写されたトナー像を記録媒体に定着する第１の定着手段と、第１の定着手段により定着された記録媒体に対してさらに定着を行う第２の定着手段と、第１の定着手段から第２の定着手段に至る記録媒体搬送経路の途中に設けられ、第２の定着手段により定着される記録媒体を予備加熱する予備加熱手段とを含む。
記録媒体搬送経路に、記録媒体を搬送する搬送手段を設けたことを特徴とすることができる。また、予備加熱手段は、第１の定着手段によりトナー像が定着された側の記録媒体の面の温度よりも、記録媒体の面とは反対側の面の温度が高くなるように予備加熱を行うことを特徴とすることができる。

他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成方法は、担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写して定着することで画像形成を行う画像形成方法であって、トナー像を記録媒体に一次定着する一次定着ステップと、一次定着ステップにより一次定着された記録媒体に対して二次定着する二次定着ステップと、一次定着ステップにより一次定着された記録媒体が二次定着ステップにより二次定着される前に記録媒体を予備加熱する予備加熱ステップとを含む。
二次定着ステップでは、一次定着ステップで一次定着する速度とは異なる速度で二次定着することを特徴とすることができる。

更に本発明を別の観点から捉えると、本発明が適用される光沢処理装置は、画像形成装置で一旦定着がなされた記録媒体を受け入れて光沢処理を行う光沢処理装置であって、光沢処理装置に受け入れられた記録媒体を予備加熱する予備加熱手段と、予備加熱手段により予備加熱された記録媒体について光沢処理を行う光沢処理手段とを含む。

本発明によれば、第１の定着手段（定着装置）から第２の定着手段（光沢処理装置）に至る記録媒体搬送路の途中に予備加熱手段を設けたので、第１の定着手段で定着された記録媒体の温度が低下しても、第２の定着手段に搬送される前に予備加熱手段によって記録媒体の温度を上昇させることができる。したがって、第２の定着手段を第１の定着手段に隣接して設置する必要がなくなり、レイアウト上の自由度を向上させることができる。
また、第１の定着手段と第２の定着手段とを離間させて配置することが可能になるので、第１の定着手段による処理速度と第２の定着手段による処理速度とを異ならしめることが可能になる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図１に示す画像形成装置は、主にデジタルスチルカメラ等の写真画像データ出力用として好適な装置である。この画像形成装置１は、図示しないパソコンからプリント指示があった画像を図示しない用紙（記録媒体）上に形成する画像形成部２と、画像形成部２に対して各種の用紙（記録媒体）を供給する用紙供給部３と、各装置（各部）の動作等の制御をする制御部４とを備えている。

まず、画像形成部２について説明する。画像形成部２は、図１に示すように、矢印方向に回転可能に配設される感光体ドラム２１と、矢印方向に回動可能に配設され、感光体ドラム２１上に形成された各色成分トナー像を順次転写(一次転写)して保持させる転写材としての中間転写ベルト２２と、中間転写ベルト２２上に転写されたトナー像を用紙に一括転写（二次転写）させる二次転写部２３と、二次転写された画像を用紙上に定着させる定着装置（一次定着部）２４とを有する。
また、画像形成部２は、用紙を予備加熱する予備加熱装置６３と、予備加熱された用紙に光沢処理を行う光沢処理装置（二次定着部）６４と、光沢処理を行った用紙の縁部を裁断するカッティング装置６５とを有する。なお、ここでは、予備加熱装置６３が第１ロール６１と第２ロール６２とからなり、これらのロール６１，６２間を通過した用紙を予備加熱する形態で説明するが、予備加熱装置６３は、オーブンタイプや温風タイプ、定着装置２４の余熱を利用したもの等であってもよい。

感光体ドラム２１の周囲には、感光体ドラム２１が帯電される帯電器２５と、感光体ドラム２１上に静電潜像が書込まれるレーザ走査装置などの露光器２６と、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），黒（Ｋ）の各色成分トナーが収容されて感光体ドラム２１上の静電潜像をトナーにより可視像化する四つの現像器２７Ｙ，２７Ｍ，２７Ｃ，２７Ｋを回転可能に取り付けた回転式の現像装置２７と、感光体ドラム２１上に形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト２２に転写する一次転写装置２８と、転写後に感光体ドラム２１上に残留トナーを除去するドラムクリーナ２９等の電子写真用デバイスが順次配設されている。なお、現像器２７Ｙ，２７Ｍ，２７Ｃ，２７Ｋに対して各色のトナーを供給するためのトナーカートリッジ３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋが設けられている。
露光器２６は、画像処理部（ＩＰＳ）５から入力されたデジタル画像信号に基づいて、感光体ドラム２１上に対する静電潜像の書き込みを行う。

次に、用紙供給部３について説明する。用紙供給部３は、用紙を積載する複数（本実施の形態では四つ）の用紙トレイ３１〜３４を有している。また、各用紙トレイ３１〜３４の上部には、積載された用紙に接触して上面から取り上げる引き込みロール（ナジャーロール）３５を有し、さらにその下流側には用紙を一枚ずつ捌く供給ロールおよび捌きロールからなる用紙捌き部３６と、その下流側には用紙を一旦停止させた後に所定のタイミングをもって再送するテイクアウェイロール３７とを有している。このテイクアウェイロール３７は、より下段の用紙トレイ３２〜３４から用紙が供給される場合には、その用紙を単純に用紙経路に搬送するための搬送ロールとして機能する。

このテイクアウェイロール３７の下流側に当たる用紙経路４０には、用紙をさらに下流側のロールまで搬送すると共にループ形成を行うプレレジロール４１と、一旦停止した後にタイミングを合わせて回転を再開し、二次転写部２３に対してレジストレーション調整を施しながら用紙を供給するレジストレーションロール（レジロール）４２とを有している。さらに、その下流側には搬送ベルト４３が設けられており、未定着画像が転写された用紙はこの搬送ベルト４３によって定着装置２４へと搬送される。
また、定着装置２４から搬送方向下流側の用紙経路４０には、排紙トレイ４４と、この排紙トレイ４４の手前に位置する分岐部４５と、この分岐部４５から光沢処理装置６４に搬送する搬送路４６とを有する。この搬送路４６には、搬送手段としての複数の搬送ロール４７が設けられている。また、搬送路４６の先には、排紙トレイ４８が設けられている。
すなわち、定着装置のみで定着が完了する用紙は、排紙トレイ４４に排出され、さらに光沢処理が必要な用紙は、搬送路４６を経て予備加熱装置６３、光沢処理装置６４およびカッティング装置６５を通って排紙トレイ４８に排出される。搬送路４６に設けられた複数の搬送ロール４７は、定着装置２４の定着速度とは異なる速度で用紙を搬送することができる。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置１の動作について図１を用いて説明する。
図１に示すように、矢印方向に回転する感光体ドラム２１を帯電器２５で一様に帯電した後、画像情報に応じて色分解と変調がなされた光ビームを露光器２６により感光体ドラム２１上に照射し、静電潜像を形成する。感光体ドラム２１の近傍には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーが収められた現像器２７Ｙ，２７Ｍ，２７Ｃ，２７Ｋが配置され、各色に対応した静電潜像を現像し、トナー像を形成する。この各色トナー像は、一次転写装置２８により静電的に中間転写ベルト２２に転写され、各色毎に４回これを繰り返すことで、中間転写ベルト２２上にフルカラーのトナー像が形成される。

そして、異種サイズの用紙が複数のトレイに装填された用紙トレイ３１〜３４から、画像情報に応じたサイズの用紙が送り出され、二次転写部２３で形成される転写電界により中間転写ベルト２２上のフルカラートナー像を用紙に転写させる。そして、未定着のトナー像が形成された用紙は、搬送ベルト４３を経由して定着装置２４により定着（仮定着、一次定着）される。定着装置２４により定着を終えた用紙は、搬送路４６を搬送され、予備加熱装置６３により予備加熱される。そして、用紙は、光沢処理装置６４で光沢処理がなされる。その後、必要に応じてカッティング装置６５により裁断されて排紙トレイ４８に排出される。

次に、定着装置２４について図２を用いて説明する。
図２は、定着装置２４を説明するために定着装置２４が有する一対のロールを示した説明図である。
図２に示すように、定着装置２４は、加熱ロール２４ａと加圧ロール２４ｂとを備えている。加熱ロール２４ａは、コア２４ｅと、このコア２４ｅを覆う弾性体層２４ｆと、この弾性体層２４ｆをさらに覆う離型層２４ｇと、コア２４ｅの中心部に設けられたヒータ（熱源）２４ｈとを備えている。また、加圧ロール２４ｂは、コア２４ｐと、このコア２４ｐを覆う弾性体層２４ｑと、この弾性体層２４ｑをさらに覆う離型層２４ｒと、コア２４ｐの中心部に設けられたヒータ（熱源）２４ｓとを備えている。

すなわち、加熱ロール２４ａおよび加圧ロール２４ｂは、例えば厚さ４ｍｍ、長さ３５０ｍｍのアルミニウムのコア２４ｅ，２４ｐ表面に、耐熱性シリコンゴムからなる弾性体層２４ｆ，２４ｑを被覆し、さらに弾性体層２４ｆ，２４ｑの表面に厚さ３０μｍのＰＦＡ（四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）チューブからなる離型層２４ｇ，２４ｒを被覆して形成されている。
そして、加熱ロール２４ａおよび加圧ロール２４ｂは、例えば、概略外径５０ｍｍである。加熱ロール２４ａの内部には、例えば６５０Ｗのハロゲンランプ等のヒータ２４ｈが設けられている。また、加圧ロール２４ｂの内部には、５２５Ｗのハロゲンランプ等のヒータ２４ｓが設けられている。加熱ロール２４ａおよび加圧ロール２４ｂの表面温度がそれぞれ所定の温度（トナーの溶融温度に依存し、本実施形態においては約１００〜１９０℃）となるように内部から加熱する。
加熱ロール２４ａの弾性体層２４ｆのゴムを硬度を３３°（ＪＩＳ−Ａ）、厚さ３ｍｍにしている。加圧ロール２４ｂの弾性体層２４ｑのゴム硬度を４５°で厚さを２ｍｍにしている。これにより、定着（一次定着）ニップは、加熱ロール２４ａに加圧ロール２４ｂが食い込む形状となる。このため、定着時にトナー画像が加熱ロール２４ａに溶融して接触しても剥離しやすくなる。

このように構成された加熱ロール２４ａおよび加圧ロール２４ｂは、次のような作用を有する。すなわち、搬送ベルト４３により搬送されてきた用紙は、加圧ロール２４ｂにより加熱ロール２４ａに、例えば０．１〜０．８ＭＰａの圧力で押圧される。そして、用紙に保持されているトナー像のトナー樹脂が加熱溶融され、用紙に定着される。

次に、予備加熱装置６３と光沢処理装置６４について図３および図４を用いて説明する。
図３は、予備加熱装置６３および光沢処理装置６４を説明する説明図であり、図４は、予備加熱装置６３を更に説明するために予備加熱装置６３が有する一対のロールを示した説明図である。
図３または図４に示すように、予備加熱装置６３は、用紙の表側にある第１ロール６１と用紙裏側にある第２ロール６２とを備えている。そして、搬送路４６（図１参照）を搬送されてきた用紙は、第１ロール６１と第２ロール６２とにより形成される予備加熱ニップ部に挟持搬送され予備加熱される。

図４に示すように、予備加熱装置６３の第１ロール６１は、コア６１ａと、このコア６１ａを覆う弾性体層６１ｂと、この弾性体層６１ｂをさらに覆う離型層６１ｃと、コア６１ａの中心部に設けられたヒータ（熱源）６１ｄとを備えている。また、予備加熱装置６３の第２ロール６２は、コア６２ａと、このコア６２ａを覆う離型層６２ｃと、コア６２ａの中心部に設けられたヒータ（熱源）６２ｄとを備えている。
すなわち、第１ロール６１は、例えば厚さ４ｍｍ、長さ３５０ｍｍのアルミニウムのコア６１ａ表面に硬度３３°（ＪＩＳ−Ａ）、厚さ４ｍｍのシリコンゴムからなる弾性体層６１ｂを被覆してある。さらに、第１ロール６１の表面に厚さ３０μｍのＰＦＡ（四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）チューブからなる離型層６１ｃを被覆して形成される。
また、第２ロール６２は、例えば厚さ４ｍｍ、長さ３５０ｍｍのアルミニウムのコア２ａ表面に厚さ３０μｍのＰＦＡチューブからなる離型層６２ｃを被覆して形成されている。なお、予備加熱装置６３の第２ロール６２には、熱を伝えやすくするため、弾性ゴム層を設けていないが、設けることもできる。
第１ロール６１の内部には、熱源として例えば３００Ｗ程度のハロゲンランプ等のヒータ６１ｄが設けられている。第２ロール６２の内部には、５００Ｗ程度のハロゲンランプ等のヒータ６２ｄが設けられている。

本実施形態においては、第２ロール６２は、ロール表面温度が１３０〜１９０℃となるように内部から加熱する。また、第１ロール６１は、トナー、用紙（記録シート）表面の受像層樹脂が軟化する温度以下、例えば約８０℃程度の表面温度となるように制御されている。ここで圧力は、加熱時間が確保できるニップ幅が得られる程度でよく、０．５ＭＰａ以下とすることができる。
また、第１ロール６１のシリコンゴム弾性体層６１ｂを発泡ゴム材料で構成し、第１ロール６１の表面の熱容量を小さくすることで、加圧ロールとしての第１ロール６１の内部のヒータ（加熱手段）６１ｄを削除することも可能となる。すなわち、本実施の形態では、第１ロール６１および第２ロール６２のいずれにも熱源が設けられているが、用紙裏側に配置されている第２ロール６２にのみ加熱手段を設けるようにすることも考えられる。これにより、構成を簡易化することができる。

次に、光沢処理装置６４について説明する。光沢処理装置６４は、用紙上のトナー画像面（記録面）を高光沢にするために設けられている。すなわち、光沢処理装置６４には、デジカメ写真等の画像のトナー画像が転写されたコート紙が搬送されてくる。光沢処理装置６４が用紙のトナー画像面を高光沢にするための具体的構成は以下のとおりである。
図３に示すように、光沢処理装置６４は、定着ロール６４ａ、加圧ロール６４ｂ、定着ベルト６４ｃ、冷却装置６４ｄ、剥離ロール６４ｅおよびテンションロール６４ｆを備えている。定着ベルト６４ｃは、剥離ロール６４ｅおよびテンションロール６４ｆに張架されている。定着ベルト６４ｃはさらに、回転する定着ロール６４ａに従動して循環移動される。なお、定着ロール６４ａは、図示しない駆動装置により搬送方向に回転される。

定着ベルト６４ｃは、例えば熱硬化型ポリイミド製の無端状フィルムの表面にフッ素ゴムやシリコンゴム等による平滑性の高い被覆層が形成された部材である。定着ベルト６４ｃの被覆層の厚さは、望ましくは３５μｍ程度であり、ポリイミド基材層の厚さは、望ましくは７０μｍ程度である。

用紙は、定着ベルト６４ｃを介して定着ロール６４ａと加圧ロール６４ｂとによって形成される定着ニップ領域において加熱される。これにより、用紙上では、トナー及び用紙の受像層が溶融状態にあり、この状態で定着ベルト６４ｃと密着することにより用紙のトナー画像面が平滑に仕上げられる。

冷却装置６４ｄは、定着ロール６４ａと剥離ロール６４ｅとの間の区間における定着ベルト６４ｃの内周面に設けられている。そして、冷却装置６４ｄは、その定着ベルト６４ｃの内周面に接して定着ベルト６４ｃの熱を吸収する。これにより、ニップ領域において加熱された用紙が冷却される。冷却装置６４ｄの冷却温度は、用いられるトナーや用紙の種類に応じて異なるが、用紙のトナー画像面がおよそ６０〜８０℃となるように冷却することが望ましい。
このようにして用紙を冷却することで、後述する用紙表面のトナー及び受像層は平滑性を維持したまま固化するので、定着ベルト６４ｃから用紙を容易に剥離できるようになる。

ここで、テンションロール６４ｆは、定着ベルト６４ｃを連続的に循環移動させたときに生じる偏り（定着ベルト６４ｃがテンションロール６４ｆのいずれかの端部の方向へ移動する現象）を修正するために設けられている。テンションロール６４ｆは、その中心軸の一端が固定され（以下、こちらを「固定端」と称す）、他端が定着ロール６４ａに対して移動可能となっている（以下、こちらを「移動端」と称す）。例えば定着ベルト６４ｃが徐々に固定端側へと偏っていく場合には、移動端が移動することでこの偏りを修正する。逆に、定着ベルト６４ｃが徐々に移動端側へと偏っていく場合には、移動端が反対方向に移動することでこの偏りを修正するようになっている。

剥離ロール６４ｅは定着ベルト６４ｃの移動に従動して回転する。剥離ロール６４ｅが定着ベルト６４ｃを巻き付けながら張架することで定着ベルト６４ｃの移動方向を変化させることにより、用紙はこの位置において用紙自体の剛性によって自然に剥離される。剥離ロール６４ｅの外径や定着ベルト６４ｃの巻き付け角度θは、用紙の剛性や用紙と定着ベルト６４ｃとの付着力に応じて決定される。定着ベルト６４ｃから剥離された用紙は、後工程を行うカッティング装置６５へ搬送される。

定着ロール６４ａは、熱伝導性の高い金属製のコアの周囲にＰＦＡチューブ等からなる離型層が形成された部材である。また、定着ロール６４ａのコア内部にはハロゲンランプ等の熱源が備わっている。定着ロール６４ａの表面が所定の温度（トナー及び受像層の溶融温度に依存するが、本実施形態においては１２０〜１９０℃）となるように加熱される。これにより、搬送されてくる用紙のトナー画像面をニップ領域において加熱する。

加圧ロール６４ｂは、熱伝導性の高い金属製のコアの周囲にゴム硬度４０°程度のシリコンゴム等からなる弾性体層が被覆されている。加圧ロール６４ｂの表面には、定着ロール６４ａの離型層と同様の離型層が形成されている。また、加圧ロール６４ｂのコアの内部にはハロゲンランプ等の熱源が備わっており、加圧ロール６４ｂの表面が所定の温度となるように加熱される。そして加圧ロール６４ｂは、搬送されてくる用紙をニップ領域において裏面から加熱するとともに定着ロール６４ａの方向へ所定の圧力で押圧する。

高平滑かつ高光沢に定着された用紙は、そのまま排出しても構わないが、二次定着装置の下流に設けられたカッティング装置６５により、四辺の縁の部分を裁断することで用紙全面に画像がプリントされた、いわゆる縁無しプリントとすることができる。また、一つの用紙上に複数の画像をプリントした後に、カッティング装置６５により複数のプリントに裁断することで生産性を大幅に上げることができる。

なお、本実施の形態の画像形成装置１は、１本の感光体ドラム２１（図１参照）を使用して感光体ドラム２１が４回転することでカラー画像を得るいわゆる４サイクル式であるが、高速化のために、各色ごとに４本の感光体ドラムを直列に並べたいわゆるタンデム式の画像形成装置にも適用できる。
また、上記実施の形態では公知の中間転写ベルトを使用した方式について説明したが、中間転写ドラムを使用した方式や、中間転写体を使用せずに感光体ドラムから直接トナー像を記録媒体に転写させる方式も使用可能なことはもちろんである。

次に、画像形成に用いられる用紙（以下、記録シート７０ということがある）について図５を用いて説明する。
図５は、用紙を説明するために用紙の断面を示す断面図である。
図５に示すように、写真画像出力用紙としての記録シート７０は、基材７１と透気性の低い樹脂（耐水樹脂層）７２と熱可塑性樹脂（受像層）７３とを有する。すなわち、記録シート７０は、基材７１の両面をポリエチレン等の透気性の低い樹脂７２でコートした表面に熱可塑性樹脂７３を設けたものである。このような構成は、高湿時に基材７１が水分を含んで膨張して、カールや画像面にクラックが発生しないため好ましい。また、基材７１の表面の画像形成面に無色透明の熱可塑性樹脂７３を設けたものが好適である。

ここで、基材７１に用いる材料としては、特に限定するものではなく、従来知られている用紙の基材材料を任意に選択して用いることができる。また、写真調の画像出力の際は、高級感を持たせるために白色度が高く、厚みが１５０〜２２０μｍ程度のものが好適である。
また、熱可塑性樹脂７３としては、スチレン−（メタ）アクリル共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリウレタン等を単独あるいは混合した形で使用することができる。その中でも、透明性および機械的強度を考慮すると、ポリエステル樹脂を使用することが好ましい。この透明樹脂を定着時にトナーと同時に溶融させ、トナーを透明樹脂中に埋め込むと同時に画像表面全体を定着ベルト６４ｃ（図３参照）の表面にならわせることで、高光沢の画像が得られる。

これらの透明樹脂層の厚さは、２μmから３０μmが好ましい。この範囲を下回ると、トナーを透明樹脂層中に十分に埋め込むことができず、表面に凹凸がある画像となってしまう。一方、厚みがこの範囲を超えると、記録シート７０を湾曲させた時に透明樹脂層にクラックが発生しやすくなり、画質欠陥となる。
以上のような画像表面全体の平滑化は、記録シート７０上の透明樹脂とトナーの結着樹脂の溶融粘度、さらに定着条件をコントロールすることにより達成される。

さらに、透明樹脂層を設けた記録シート７０を使用した際に、定着ベルト６４ｃからの離型性を向上させるために透明樹脂層中に離型剤を含有させても良い。この離型剤としては、例えば、低分子量ポリオレフィン類、シリコーン類、カルボン酸エステル、カルボン酸アミド、植物系ワックス、動物系ワックス、石油系ワックス、およびそれらの変性物などがあげられる。これらの内、カルナバワックス、パラフィン系ワックスや低分子量ポリオレフィン系ワックスが好適である。これらの離型剤を透明樹脂中に０．５〜１０重量％混入させると良い。

本実施の形態の画像形成装置１に使用されるトナーとしては特に限定されないが、結着樹脂としては、記録シート上に形成される透明樹脂と同様のスチレン−（メタ）アクリル共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリウレタン等を単独あるいは混合した形で使用することができる。また、定着ベルト６４ｃ（図３参照）からの離型性を向上させるためにトナー中に離型剤を含有させても良い。この離型剤としては、例えば、低分子量ポリオレフィン類、シリコーン類、カルボン酸エステル、カルボン酸アミド、植物系ワックス、動物系ワックス、石油系ワックス、およびそれらの変性物などがあげられる。特に、パラフィン系ワックスや低分子量ポリオレフィン系ワックスが好適である。これらの離型剤を結着樹脂中に０．５〜１０重量％混入させると良い。

これらのトナーの結着樹脂に混合する着色剤としては、公知の顔料、染料が使用できる。また、帯電制御と転写性向上の目的で、従来知られているトナー用外添剤を使用することができる。

以上説明したように、本実施の形態では、画像形成装置１は、未定着のトナー画像を定着装置（一次定着手段）２４で定着した後に光沢処理装置（二次定着手段）６４で高光沢、高平滑処理を行う構造であることから、一次定着から二次定着までの記録シートＰの搬送時のトナー画像面の乱れを防ぎ自由な搬送経路をとることが可能となる。

また、本実施の形態では、搬送路４６に設けられた複数の搬送ロール４７は、定着速度２４の定着速度とは異なる速度、具体的には、定着速度よりも減速して用紙を搬送することができる。このため、予備加熱装置６３で予備加熱に消費される電気量を少なくすることができ、節電することが可能になる。

また、本実施の形態では、定着装置２４と光沢処理装置６４との距離が長くなることから、この距離を利用して、定着装置２４と光沢処理装置６４の定着速度の各々を異なるものとし、最適な定着条件のもとで定着を行うことが可能となる。一方、定着装置２４を通過した用紙は、搬送路４６を介して光沢処理装置６４に到着するまでに温度が低下してしまうことから、光沢処理装置６４の前に予備加熱装置６３を設けている。この予備加熱装置６３は、熱容量の大きく熱伝導率の高い２つのロール６１，６２間に用紙を通過させることによって行う定着手段と同じ構成によって加熱を行うことで、用紙を短時間で均一に加熱することができる。

また、本実施の形態では、画像形成装置１により未定着像を作製し、定着装置２４で定着した用紙を画像形成装置１の本体の上部に敷設した光沢処理装置６４を配置することで設置面積を小さくしている。また、また、定着装置２４までは一般のオフィス用の複写機、プリンターと共通した構成とし、搬送路２４、予備加熱装置６３、光沢処理装置６４、カッティング装置６５および排紙トレイ４８を追加設置することで、開発、製造コストを抑えることができる。

また、本実施の形態では、画像形成装置１が、未定着像を定着する定着装置２４（一次定着装置）と、定着装置２４により一次定着された用紙（記録媒体）に対して光沢処理（二次定着）するための光沢処理装置６４とを備えている。そのような画像形成装置において、光沢処理装置６４に隣接した予備加熱装置６３で第２ロール６２（加熱ロール）の温度を第１ロール６１（加圧ロール）の温度より高くすることで、第１ロール６１への巻きつきや剥離不良のない良好な定着が可能となる。

また、本実施の形態では、用紙の表面温度が過度に高くならないように、予備加熱装置６３の第１ロール６１よりも第２ロール６２の温度を高く設定している。このようにすることで、用紙の表面のトナー画像、受像層樹脂を溶融することなく用紙の温度を上げることができる。

また、本実施の形態では、予備加熱装置６３において、用紙の裏面に接触する第２ロール６２の内部にはヒータ（加熱手段）６２ｄを設け、用紙の表面に接触する第１ロール６１にはそのような加熱手段を設けない構成にしている。このため、用紙の表面のトナー画像および受像層樹脂を溶融することなく用紙を均一に加熱することができる。

以下に、上述した本実施の形態の実施例を説明する。
ここで、この実施例では、用紙上に未定着のトナー像を形成したのち、定着装置２４（図１参照）によって仮定着（一次定着）を施した用紙を用いている。また、用紙の入力温度誤差要因をなくすため、用紙を室温まで冷却した後、用紙の予備加熱によるディフェクトの有無を確認した。
ここで予備加熱ロールの構成は、用紙の表面に当接する第１ロール６１（図４参照）として、ロールコア６１ａの材質はアルミ材質、肉厚７ｍｍとし、その外側にシリコンゴム弾性体層６１ｂを厚さ３ｍｍで巻回したものに、離型層６１ｃとしてのＰＦＡチューブ５０μｍを被覆し、外径をφ５０ｍｍとした。
また、用紙の裏面に当接する第２ロール６２（図４参照）として、ロールコア６２ａの材質はアルミ材質、肉厚７ｍｍとし、その外側にシリコンゴム弾性体層６２ｂを厚さ１ｍｍで巻回したものに、離型層６２ｃとしてＰＦＡチューブ５０μｍを被覆し、外径をφ５０ｍｍとした。
また、第１ロール６１（加圧ロール）によって第２ロール６２（加熱ロール）に押圧する荷重は、ロール端面に備わるハブに対し、３４３Ｎ（３５ｋｇｆ）ずつ合計６８６Ｎ（７０ｋｇｆ）の押圧力を印加した。また、プロセススピードは３０ｍｍ／ｓｅｃとした。

次に、用紙の表面側に配置した第１ロール６１と、用紙の裏面側に配置した第２ロール６２の各設定温度を変えたときの、ディフェクトの発生状況を調べた結果を図６を用いて説明する。
図６は、ディフェクトの発生状況を示したグラフであり、縦軸が第２ロール６２の設定温度（℃）を示し、横軸が第１ロール６１の設定温度（℃）を示している。
図６に示す結果によると、領域Ａと記した第１ロール６１および第２ロール６２の高温度領域では、ブリスタディフェクトが発生しているのがわかる。また、第１ロール６１と第２ロール６２の設定温度をトナーおよび記録シートの樹脂層が溶融する温度以上にし、更に第１ロール６１の温度を第２ロール６２の温度より高く設定した領域Ｂと記した温度領域では、記録媒体は剥離せず、第１ロール６１に巻付きを起こす結果となった。これはトナー樹脂と記録媒体上樹脂層温度が必要以上に上昇し、第１ロール６１との付着力が上昇したために生じたものと考えられる。
概ね第２ロール６２の温度を第１ロール６１の温度以上に設定し、かつブリスタの発生しない領域Ｃと記した温度領域においては、予備加熱装置６３において剥離不良や巻付きなどの画質欠陥は生ぜず良好な予備加熱を実現することが可能となる。

ここで、ブリスタとは、トナー熱定着時に用紙の水分が影響して印字面に膨れが発生する不具合である。このブリスタは、定着温度やニップ圧力を高くすると、記録媒体やトナー内で生じる水蒸気等の気体が膨張して記録媒体のトナー画像側表面に発生するおそれがある画像欠陥である。
このブリスタは、セルロースを主体とした表面を有する一般的な用紙にトナー画像を定着させる場合よりも、熱可塑性樹脂からなる受像層を表面に設けた用紙にトナー画像を定着させる場合の方が発生する可能性が高い。熱可塑性樹脂からなる受像層を表面に設けた用紙の場合には、定着時の温度やニップ圧力を高くする必要があるからである。
したがって、本発明は、熱可塑性樹脂からなる受像層を表面に設けた用紙に画像形成する場合に適用することが考えられる。

本発明の活用例としては、現像剤で画像形成を行う現像装置や、プリンタまたは複写機等の画像形成装置への活用がある。

本実施の形態が適用される画像形成装置の全体構成を示した図である。 定着装置を説明するための説明図である。 予備加熱装置および光沢処理装置を説明する説明図である。 予備加熱装置を説明するための説明図である。 用紙の断面を示す断面図である。 ディフェクトの発生状況を示したグラフである。

符号の説明

１…画像形成装置、２４…定着装置、４５…分岐部、４６…搬送路、４７…搬送ロール、６１…第１ロール、６２…第２ロール、６３…予備加熱装置、６４…光沢処理装置、６５…カッティング装置

Claims (9)

1. トナー像が担持される担持体と、
   前記担持体に担持されたトナー像を記録媒体に対して転写せしめる転写手段と、
   前記転写手段により転写されたトナー像を記録媒体に定着する第１の定着手段と、
   前記第１の定着手段により定着された記録媒体に対してさらに定着を行う第２の定着手段と、
   前記第１の定着手段から前記第２の定着手段に至る記録媒体搬送経路の途中に設けられ、当該第２の定着手段により定着される記録媒体を予備加熱する予備加熱手段と
   を含む画像形成装置。
2. 前記記録媒体搬送経路に、記録媒体を搬送する搬送手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記予備加熱手段は、前記第１の定着手段によりトナー像が定着された側の記録媒体の面の温度よりも、当該記録媒体の面とは反対側の面の温度が高くなるように予備加熱を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写して定着することで画像形成を行う画像形成方法であって、
   トナー像を記録媒体に一次定着する一次定着ステップと、
   前記一次定着ステップにより一次定着された記録媒体に対して二次定着する二次定着ステップと、
   前記一次定着ステップにより一次定着された記録媒体が前記二次定着ステップにより二次定着される前に当該記録媒体を予備加熱する予備加熱ステップと
   を含む画像形成方法。
5. 前記二次定着ステップでは、前記一次定着ステップで一次定着する速度とは異なる速度で二次定着することを特徴とする請求項４に記載の画像形成方法。
6. 前記予備加熱ステップでは、前記一次定着ステップによりトナー像を一次定着した側の記録媒体の面の温度よりも、当該記録媒体の面とは反対側の面の温度が高くなるように予備加熱を行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成方法。
7. 画像形成装置で一旦定着がなされた記録媒体を受け入れて光沢処理を行う光沢処理装置であって、
   前記光沢処理装置に受け入れられた記録媒体を予備加熱する予備加熱手段と、
   前記予備加熱手段により予備加熱された記録媒体について光沢処理を行う光沢処理手段と
   を含む光沢処理装置。
8. 前記光沢処理手段は、前記光沢処理装置に受け入れられた際の記録媒体の搬送速度とは異なる速度で光沢処理を行うことを特徴とする請求項７に記載の光沢処理装置。
9. 前記予備加熱手段は、定着がなされた記録媒体の面の温度よりも、当該記録媒体の面とは反対側の面の温度が高くなるように予備加熱を行うことを特徴とする請求項７に記載の光沢処理装置。

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