JP2006195347A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像情報のない画像形成装置（余白無し画像を含む）を実現すると共に、転写材のローラ巻きつき、画像不良を防ぐことが出来る画像形成装置を提供する。
【解決手段】 全面画像形成時には、プレ定着により転写材の水分量を減ずることで転写材の剛性を強め、更に転写材の分離に有利な方向にカール付けをする。その後、転写材にトナー画像形成後、再度定着。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ等の画像形成装置に関するもので、転写材全域に画像を形成する全面画像形成に関するものである。

一般に、電子写真方式を用いた定着装置は、転写材と、静電的に転写材に担持された樹脂、磁性体、着色料等からなるトナーとを、互いに圧接・回転している定着ローラと加圧ローラの圧接部で挟持搬送しながら熱と圧力を加えることなどで溶融定着させる熱ローラ方式が主流である。

ところで、上記した従来の電子写真方式を利用した定着装置では、トナー像を定着する際に、一般に転写材搬送方向に対して先端部に余白（以下、先端余白と呼ぶ）を２〜５ｍｍ形成する必要がある。これは、余白によって定着ローラからトナー像をのせた転写材の分離を促されるためである。

又、別の従来例としては、例えば特許文献１をあげることが出来る。
特開２００３−１４９９６９号公報

ところで、上記したように従来の電子写真方式を利用した画像形成装置では、転写材先端２〜５ｍｍの余白を形成することにより、以下のような問題があった。

電子写真方式を利用した画像形成装置が例えば複写機の場合には、転写材先端部に画像情報を有する原稿を複写する際などに、転写材先端に余白部があることによって画像情報の一部が欠損する。例えば、転写材先端に対応した画像情報を有する原稿を複写する際などに、画像情報を欠損させないようにすると、先端余白部がなくなることになり、上述したとおりトナー像を乗せた転写材を定着ローラから分離を促していた作用が少なくなり、転写材先端部上に担持したトナー量が多い場合には、定着ローラに転写材が巻きつく場合がある。特に高温高湿環境では、転写材中の水分量が増加し転写材の剛性、いわゆる“紙のコシ”が弱くなるために定着ローラに転写材が巻きつく可能性が高くなる。この問題はニップ出口近傍に定着ローラ表面に一定の加圧力によって接触させた分離爪を設けることにより、もしも転写材が定着ローラに巻きついた場合においても転写材の先端が分離爪によってはがされることによって回避される。しかしながら、分離爪によって転写材を剥離する際にトナー画像面が分離爪に摺擦され、縦筋状の分離爪跡として画像欠陥が生じる問題が生じる。特にカラー画像等では画像光沢度が高いために上記分離爪跡がより顕著になっていた。そもそも全面画像モードは、写真等のカラー原稿で用いられる場合が多いために上記問題は全面画像形成装置を実現するための大きな障害になっていた。

そこで本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的とする処は、転写材全面に画像情報を形成する際などでも、転写材のサイズ変更や画像を縮小することなく全画像情報を転写材全面に形成することができる画像形成装置を実現出来ると共に、転写材の定着ローラへの巻きつき、摺擦傷や分離爪傷等による画像不良の発生を防ぐこともできる画像形成装置を提供することである。

本出願に係る第１の発明によれば、上記目的は、転写材に対し全面画像を形成可能な画像形成装置であって、互いに表面で圧接されていて自由に回転できる定着ローラ及び加圧ローラで転写材に形成されたトナー像を加熱挟圧定着させる定着装置を少なくとも有する画像形成装置において、全面画像を形成する際は、画像形成する前の転写材に前記定着装置で加熱挟圧定着（プレ定着）を行った後、転写材上にトナーによる全面画像形成を行ない、再度トナー像を担持した転写材の加熱挟圧定着を行うことにより達成される。

本出願に係る第２の発明によれば、上記目的は、転写材に対し全面画像を形成可能な画像形成装置であって、互いに表面で圧接されていて自由に回転できる定着ローラ及び加圧ローラで転写材に形成されたトナー像を加熱挟圧定着させる定着装置を少なくとも有する画像形成装置において、全面画像形成モードと余白あり画像形成モードを選択する手段をもち、全面画像形成モード時は、画像形成する前の転写材に前記定着装置で加熱挟圧定着（プレ定着）を行った後、転写材上にトナーによる全面画像形成を行ない、再度トナー像を担持した転写材の加熱挟圧定着を行ない、前記余白あり画像形成モード時は前記プレ定着なしに転写材上にトナーによる全面画像形成を行ない、トナー像を担持した転写材の加熱挟圧定着を行うことにより達成される。

本出願に係る第３の発明によれば、上記目的は請求項１，２記載の画像形成装置において、前記プレ定着時は、前記定着装置で加熱挟圧定着させる際の転写材搬送速度が、トナー像を担持した転写材の加熱挟圧定着時の前記転写材搬送速度と異なることにより達成される。

本出願に係る第４の発明によれば、上記目的は請求項１，２記載の画像形成装置において、前記プレ定着時は、少なくとも前記定着ローラの温度は前記加圧ローラの温度より低く、トナー像を担持した転写材の加熱挟圧定着時の前記定着ローラ温度は加圧ローラ温度より高く制御することにより達成される。

本出願に係る第５の発明によれば、上記目的は請求項１，２記載の画像形成装置において、前記定着ローラ表面に当接−離間可能に配備され内部に熱源を有するヒートローラを持ち、前記プレ定着時には前記ヒートローラが前記定着ローラから離間し、トナー像を担持した転写材の加熱挟圧定着時には前記ヒートローラが前記定着ローラに当接回転しながら定着ローラ表面を加熱することにより達成される。

本出願に係る第６の発明によれば、上記目的は、請求項５記載の画像形成装置において、前記ヒートローラの温度が、前記定着ローラの温度より高いことにより達成される。

本出願に係る第７の発明によれば、上記目的は、請求項１，２記載の画像形成装置において、転写材厚みを検知する手段をもち転写材厚みが所定量以下の場合にのみ、全面画像を形成する際は、画像形成前に転写材のみを前記定着装置で加熱挟圧定着（プレ定着）を行ない、その後転写材上に全面画像形成を行ない、再度トナー像を担持した転写材の加熱挟圧定着を行ない、前記転写材厚みが所定量以上場合は、前記プレ定着なしに転写材上にトナーによる全面画像形成を行ない、トナー像を担持した転写材の加熱挟圧定着を行うことにより達成される。

以上説明したように、全面画像形成時には、プレ定着により転写材の水分量を減ずることで転写材の剛性を強め、更に転写材の分離に有利な方向にカール付けをすることにより、転写材全面に画像情報を形成する際などでも、転写材のサイズ変更や画像を縮小することなく全画像情報を転写材全面に形成することができる画像形成装置を実現出来ると共に、転写材の定着ローラへの巻きつき、摺擦傷や分離爪傷等による画像不良の発生を防ぐこともできる画像形成装置を得ることが出来た。

（実施例１）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る画像形成装置の一例であるデジタル方式のコピー機の構成を示す図である。

画像形成の際には、まずこの感光ドラム１の表面は一次コロナ帯電器２によって一様に、例えば−７００Ｖに帯電され、この後、原稿に対応した画像露光であるレーザ光３が感光ドラム上に照射され、これにより感光ドラム上に静電潜像が形成される。次に、この静電潜像が現像装置４によって現像されてトナー像として顕像化され、この後、このトナー像は、レジストローラ対２２により所定のタイミングで感光ドラム１と転写手段である転写帯電器８とのニップに給送されたシートである転写材Ｐに、転写帯電器８によって転写される。ここで、この転写材Ｐは転写材Ｐを収納する収納手段であるカセット２４、或いは手差しトレイ２３から選択的に給紙されるようになっている。なお、手差しトレイ２３は最小給紙サイズものから最大給紙サイズ間の任意のサイズの転写材を収納、給紙することができるようになっている。次に、このようにトナー像の転写を受けた転写材Ｐは分離帯電器９によって感光ドラム１から分離された後、定着装置１０に搬送され、定着装置１０でトナー像の定着を受けることによって最終画像が得られる。

次に定着装置について図２を用いて説明する。定着装置１０は、互いに表面で圧接されるとともに回転自在に配置された定着ローラ１３および加圧ローラ１４や、定着ローラ１３と加圧ローラ１４との表面に当接するようにして配置されてローラの表面温度を検出する温度検出手段として設けられた第一温度センサ２６と第二温度センサ２７や、未定着のトナー画像を担持しながら搬送される転写材を定着ローラ１３と加圧ローラ１４との圧接部（ニップ部）へ案内する搬送ガイド３０から構成されている。

定着ローラ１３は、例えば厚さ３ｍｍのアルミニウムシリンダの表面に、厚さ３ｍｍでＪＩＳ−Ａ硬度４０〜７０度のシリコーンゴムが被服されて形成されており、外径は５０ｍｍである。また表面の離型性を高めるために、例えば、厚さ２０〜７０μｍのＰＴＦＥや厚さ５０〜１００μｍのＰＦＡ等のフッ素樹脂層を設けるようにしてもよい。また、定着ローラ１３のシリンダ内の中心部で回転軸の軸方向に沿って、熱源として例えば４００Ｗのハロゲンランプを用いたヒータ１６が配置されており、ヒータが作動することにより定着ローラ１３が加熱されるようになっている。

加圧ローラ１４は、例えば厚さ３ｍｍのアルミニウムシリンダの表面に、厚さ２ｍｍでＪＩＳ−Ａ硬度４０〜７０度のシリコーンゴムが被服されて形成されており、外径は４０ｍｍである。また表面の離型性を高めるために、例えば、厚さ２０〜７０μｍのＰＴＦＥや厚さ５０〜１００μｍのＰＦＡ等のフッ素樹脂層を設けるようにしてもよい。また、加圧ローラ１４のシリンダ内の中心部で回転軸の軸方向に沿って、熱源として例えば４００Ｗのハロゲンランプを用いたヒータ１７が配置されており、ヒータが作動することにより加圧ローラ１４が加熱されるようになっている。なお、定着ローラ及び加圧ローラの温調温度は１８０℃と１６０℃に設定している。

上記装置を用いて本実施例１の特徴である全面画像形成時の制御について説明する。全面画像形成時には、転写材上にトナー画像形成を行わずに転写材のみを定着装置に搬送し転写材のみを加熱挟圧定着（以後プレ定着と呼ぶ）させる。その後、両面搬送経路１５及びレジストローラ２２を経たのち上述した転写材上へのトナー全面画像形成を行ない、転写材上の全面トナー画像を定着させる（以後本定着と呼ぶ）。転写材はプレ定着によって転写材中の水分量が小さくなっているために転写材の剛性、いわゆる“紙のコシ”が強くなっており、その結果、分離を促す作用のある余白部がない全面画像においても、良好な分離性が得られる。

以上説明したように本実施例１によって転写材のサイズ変更や画像を縮小することなく全画像情報を転写材全面に形成することができる画像形成装置を実現出来ると共に、分離爪等の分離手段による物理的な剥離を行わずに転写材を定着ローラから効果的に分離できるために、分離爪によるローラ摺擦傷や分離爪の画像への接触による画像不良の発生を防ぐこともできる画像形成装置を得ることができた。

（実施例２）
本実施例２では、プレ定着時と本定着時で定着ローラ温度を変更させている。以下に詳細に説明する。

まずプレ定着時は、定着ローラ温調温度（１６０℃）を加圧ローラ温調温度（１８０℃）に比べて低い温度に設定している。一般に、定着後の転写材は温度の低い方向にカールする傾向がある。本実施例では上記温調温度に設定しているために、プレ定着後、転写材は温度の低い定着ローラ向き（上向き）のカール付けがされている。その結果、上向きカールした転写材を両面反転搬送して、トナー画像形成後、本定着時にはカール方向が下向きになっているために定着ローラへ全面トナー画像を載せた転写材が分離しやすくなる方向になっており、転写材のローラからの分離性が高められている。

つぎに本定着時は、定着ローラ温調温度２００℃、加圧ローラ温調温度を１８０℃に設定している。これはプレ定着後の転写材の水分量は減るものの完全になくなるわけではないために、トナー像を再度定着する際に定着ローラ温度が加圧ローラ温度に比べ高いほうが更に転写材の下カール傾向が大きくなり、その結果、定着ローラからの転写材の分離性をいっそう高められるからである。

なお、プレ定着時の定着ローラ温度１６０℃を本定着時の定着ローラ温度２００℃まで上昇させる時間短縮のために、本実施例２では、図３に示すように内部に熱源３１が設けられ定着ローラ１３表面に圧接されるとともに回転自在に配置されて定着ローラ１３の表面を加熱しながら回転する外部加熱ローラ３２を設けている。外部加熱ローラ３２表面に当接するようにして配置されてローラの表面温度を検出する温度検出手段として第三温度センサ３３を設けている。なお、ここでは外部加熱ローラの温調温度は２２０℃に設定した。この外部加熱ローラ３２を全面画像形成時のプレ定着時には離間した状態で保持し、プレ定着終了直後から外部加熱ローラ３２を定着ローラ１３に当接して接触加熱することで、急速に定着ローラ温度を上昇させることを可能にしている。

以上説明したようにプレ定着時と本定着時で定着ローラを転写材の分離に有利な温度に変更することで、実施例１の効果を更に高めることができた。

（実施例３）
なお、プレ定着時は転写材の水分量を減じて剛性を上げることとカール付けが目的であってその目的に見合った最適搬送速度に設定し、本定着時にはトナー定着するに最適な搬送速度に個々に設定しても勿論よい。

（実施例４）
なお、転写材の厚みを検知する手段を設けて、一定量以下の厚みの転写材のみ全面画像形成時には、転写材をプレ定着後、トナー像を担持した転写材の本定着を行ない、一定量以上の厚みの転写材は、転写材のプレ定着なしで転写材上に全面画像形成し、トナー像を担持した転写材の定着を行っても良い。転写材の厚みが一定以上になると転写材の剛性が高いために、プレ定着を行わなくても全面画像を定着ローラから分離できるからである。

これにより実施例１と同様の効果が得られるとともに、一定量以上の厚みの転写材の生産性を無用に落とすことのない画像形成装置が得ることができた。

（実施例５）
なお、全面画像形成モードと従来の余白あり画像形成モードを選択する手段を設けて、全面画像形成モードが選択された時のみ上記実施例１，２，３，４を行ない、余白あり画像形成モード時はプレ定着過程なしで転写材上にトナー画像形成後、定着を行ってもよい。従来の技術で述べたとおり、余白部はトナー像を乗せた転写材を定着ローラから分離を促す作用があるために、プレ定着過程なしで良好な分離性が得られるためである。

これにより実施例１〜４と同様の効果が得られるとともに、無用に生産性を落とすことのない画像形成装置が得ることができた。

本実施例１に関わる画像形成装置の一例であるデジタル方式のコピー機の構成を示す図 本実施例１に関わる定着装置の断面の概略図 本実施例２に関わる定着装置の断面の概略図

符号の説明

１ 感光ドラム
８ 転写帯電器
９ 分離帯電器
１０ 定着器
１３ 定着ローラ
１４ 加圧ローラ
２３ 手差し給紙トレイ
２４ カセット

Claims (7)

1. 転写材に対し全面画像を形成可能な画像形成装置であって、互いに表面で圧接されていて自由に回転できる定着ローラ及び加圧ローラで転写材に形成されたトナー像を加熱挟圧定着させる定着装置を少なくとも有する画像形成装置において全面画像を形成する際は、画像形成する前の転写材に前記定着装置で加熱挟圧定着（プレ定着）を行った後、転写材上にトナーによる全面画像形成を行ない、再度トナー像を担持した転写材の加熱挟圧定着を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 転写材に対し全面画像を形成可能な画像形成装置であって、互いに表面で圧接されていて自由に回転できる定着ローラ及び加圧ローラで転写材に形成されたトナー像を加熱挟圧定着させる定着装置を少なくとも有する画像形成装置において、全面画像形成モードと余白あり画像形成モードを選択する手段をもち、全面画像形成モード時は、画像形成する前の転写材に前記定着装置で加熱挟圧定着（プレ定着）を行った後、転写材上にトナーによる全面画像形成を行ない、再度トナー像を担持した転写材の加熱挟圧定着を行い、前記余白あり画像形成モード時は前記プレ定着なしに転写材上にトナーによる全面画像形成を行ない、トナー像を担持した転写材の加熱挟圧定着を行うことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記プレ定着時は、前記定着装置で加熱挟圧定着させる際の転写材搬送速度が、トナー像を担持した転写材の加熱挟圧定着時の前記転写材搬送速度と異なることを特徴とする請求項１、２記載の画像形成装置。
4. 前記プレ定着時は、少なくとも前記定着ローラの温度は前記加圧ローラの温度より低く、トナー像を担持した転写材の加熱挟圧定着時の前記定着ローラ温度は加圧ローラ温度より高く制御することを特徴とする請求項１、２記載の画像形成装置。
5. 前記定着ローラ表面に当接−離間可能に配備され内部に熱源を有するヒートローラを持ち、前記プレ定着時には前記ヒートローラが前記定着ローラから離間し、トナー像を担持した転写材の加熱挟圧定着時には前記ヒートローラが前記定着ローラに当接回転しながら定着ローラ表面を加熱することを特徴とする請求項１、２記載の画像形成装置。
6. 前記ヒートローラの温度が、前記定着ローラの温度より高いことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 転写材厚みを検知する手段をもち転写材厚みが所定量以下の場合にのみ、全面画像を形成する際は、画像形成前に転写材のみを前記定着装置で加熱挟圧定着（プレ定着）を行ない、その後転写材上に全面画像形成を行ない、再度トナー像を担持した転写材の加熱挟圧定着を行ない、前記転写材厚みが所定量以上場合は、前記プレ定着なしに転写材上にトナーによる全面画像形成を行ない、トナー像を担持した転写材の加熱挟圧定着を行うことを特徴とする請求項１，２記載の画像形成装置。

Images