JP2007003916A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 記録シート上に転写されたトナー像を加熱・加圧して定着する画像形成装置で、装置の電源をON状態とした直後から高光沢のトナー画像を得るとともに、その後も光沢の変動が生じることなく高光沢の画像を得る。
【解決手段】 転写ロール12が設けられた位置から定着装置15までの搬送路にガイド部材31を設け、温度センサ32によってガイド部材の温度を検出する。検出された温度が所定の値より小さいときには、記録シートが転写位置をトナー像の転写を行うことなく通過し、定着装置で加熱される。その後、両面用搬送路19を経由して再度転写手段との対向位置に至り、トナー像を転写して定着装置に送り込む。両面用搬送路が設けられていない装置では、検出温度が所定の値より小さいときに、像形成手段及び転写手段の動作を停止し、温度検出手段によって検出された温度が所定の値より大きくなるまで待機状態とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、静電電位の差による潜像にトナーを選択的に付着させてトナー像を形成し、これを記録シートに転写した後、加熱及び加圧して定着画像とする画像形成装置に関するものである。
粉状のトナーを用いる画像形成装置は、高精細な画像を形成することができるようになり、写真に近い画像を出力することが可能となっている。このように高精細な画像では、光沢(グロス)についても要求が高くなり、高光沢の画像が要求されることが多い。このため、記録シートとして、表面に光沢剤の被覆層が形成されたいわゆるコート紙が使用され、これにトナー像を転写した後、定着装置でトナー像を充分に加熱して光沢の高いトナー像を形成することが行われている。
一般に定着温度を高く設定し、定着装置を通過するときの速度を遅くして十分にトナー像を加熱すると、光沢が増加する傾向にあることが知られており、特許文献1の図3には、定着温度と定着速度とを変化させてトナー像の光沢を測定した結果が示されている。このような傾向に基づき、トナー像に圧接される定着部材の温度及び定着装置を通過するときの速度が、高光沢のトナー像が得られるように設定される。つまり、高光沢画像を形成するときには定着装置通過時の搬送速度を通常より遅くするとともに、定着部材の表面温度を検出し、トナー像を担持した記録シートが搬送されてくるときに、定着部材の表面温度が通常の画像を形成するときよりやや高い所定の温度範囲となるように定着部材の加熱が制御される。
特開2003―195663号公報
しかしながら、上記のように定着部材の表面温度が所定の温度に制御されていても、画像形成装置の内部における温度は、装置が起動されて間もないときと、継続して使用された後とでは異なるものとなっている。つまり、定着装置に導入される前の記録シートが接触するガイド部材等は、画像形成装置の使用開始からの時間によって温度が変動する。このため、装置内のシートトレイに収容されている記録シートが搬送路を経て転写手段との対向部でトナー像が転写され、定着装置に送り込まれるときの記録シートの温度も、起動直後と継続して画像形成を行った後とではかなり異なる。
一般に、定着部材の温度の設定は、画像形成装置の電源がON状態とされ、所定の時間が経過して、装置内の温度が安定した状態を想定して設定されており、電源をON状態とした直後は、装置内の温度が低く定着装置に送り込まれる記録シートの温度が低くなっている。したがって、定着部材は予備加熱が終了して所定の温度となっていてもトナー像の加熱が不足し、トナー像の光沢が十分に発現されないことがある。そして、その後継続してトナー像の形成を継続すると、装置内の温度が徐々に上昇し、定着時におけるトナー像の加熱が十分に行われる状態時なると、トナー像は十分な光沢を有するものとなり、電源をON状態とした直後の画像と光沢に差が生じてしまう。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、装置の電源をON状態とした直後から高光沢のトナー画像が得られ、その後に継続してトナー像の形成を行っても光沢の変動がない画像形成装置を得ることを目的とする。
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、 静電電位の差による潜像に粉状のトナーを選択的に付着させてトナー像を形成する像形成手段と、 前記トナー像を直接に記録シートに、又は中間転写体を介して記録シートに転写する転写手段と、 前記記録シート上に転写された前記トナー像を加熱及び加圧して該記録シート上に定着する定着装置と、 前記記録シートの搬送方向における前記定着装置の上流側で温度を検出する温度検出手段と、 前記定着装置を通過した記録シートを前記転写手段の上流側に搬送する両面用搬送路と、を有し、 前記温度検出手段によって検出された温度が所定の値より小さいときに、前記記録シートが転写手段との対向位置をトナー像の転写が行われることなく通過し、前記定着装置及び前記両面用搬送路を経由して、再度転写手段との対向位置に至り、トナー像の転写後、前記定着装置に送り込まれるように設定されている画像形成装置を提供する。
この画像形成装置では、例えば電源をON状態とした直後等で、温度検出手段で検出された温度が所定の値より小さいときには、搬送される記録シートは転写手段と対向する位置を通過するときに、トナー像の転写が行われずにそのまま定着装置に送り込まれる。定着装置では記録シートが加熱されて通過し、両面用搬送路を経て、転写手段の上流側に戻される。そして、再び転写手段と対向する位置を通過するときにトナー像が転写され、定着装置に送り込まれる。定着装置ではトナー像が加熱及び加圧され、記録シート上に圧着される。このとき、記録シートは先に定着装置を通過したときに加熱され、温度が高くなっているので、再度定着装置に送り込まれたときにはトナー像の十分な加熱が行われ、トナー像は高光沢を有するものとなる。
その後、時間の経過又は画像形成を繰り返すことによって装置内の温度が上昇し、温度検出手段で検出される温度が所定の温度以上であると、搬送される記録シートは最初に転写手段と対向するときにトナー像が転写され、定着装置において加熱及び加圧されてトナー像の定着が行われる。
したがって、装置内の温度が低いときも高いときも定着装置においてトナー像は十分に加熱された状態で定着され、常に高光沢の良好な画像が得られる。
請求項2に係る発明は、 静電電位の差による潜像に粉状のトナーを選択的に付着させてトナー像を形成する像形成手段と、 前記トナー像を直接に記録シートに、又は中間転写体を介して記録シートに転写する転写手段と、 前記記録シート上に転写された前記トナー像を加熱及び加圧して該記録シート上に定着する定着装置と、 前記記録シートの搬送方向における前記定着装置の上流側で温度を検出する温度検出手段と、を有し、 前記温度検出手段によって検出された温度が所定の値より小さいときに、前記像形成手段及び前記転写手段の動作を停止し、前記温度検出手段によって検出された温度が所定の値より大きくなるまで待機状態とするように設定されている画像形成装置を提供するものである。
この画像形成装置では、温度検出手段で検出された温度が所定の値より小さいときには待機状態となり、画像形成動作を休止して装置内の温度が上昇するまで待機することになる。そして、温度検出手段の検出値が所定の温度以上になると、画像形成動作を開始し、記録シートを搬送してこの上にトナー像を転写する。トナー像が転写された記録シートは定着装置に送られ、加熱及び加圧してトナー像が記録シート上に圧着される。このとき、定着装置の加熱部材の温度のみでなく、定着装置の上流側の温度が所定の値以上となっているので、記録シートもある程度暖められてほぼ一定の温度で定着装置に送り込まれる。したがって、定着時におけるトナー像の加熱状態はほぼ一定となり、電源をON状態にした直後であっても、又は長時間装置を駆動した後であっても、常に高光沢の良好な画像が得られる。
請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置において、 前記転写手段によってトナー像が転写された記録シートの背面側に当接し、前記定着装置に該記録シートを導くガイド部材を有し、 前記温度検出手段は、該ガイド部材の温度を検出するものとする。
定着装置の上流側に設けられたガイド部材は、搬送される記録シートに接触し、定着装置に送り込まれる記録シートの温度に影響を及ぼしやすい。したがって、このガイド部材の温度を検出することによって、定着装置に送り込まれる記録シートのおおよその温度を推定することが可能となる。このような管理により、定着装置でトナー像を定着するまでに記録シートの温度が充分な値まで上昇するように適切な措置を取ることができる。したがって、定着装置では常にトナー像を充分に加熱して定着することができ、ほぼ一定の光沢のトナー像を安定して得ることができる。
以上説明したように、本発明に係る画像形成装置では、定着装置の上流側における温度を検出し、検出温度が所定の値より低いときには、記録シートの予備的な加熱を行うか、又は装置内の温度の上昇を待つように構成されているので、温度が低い記録シートが定着装置に送り込まれるのが回避される。したがって、電源をON状態とした直後等で、装置内の温度が上昇していないときであっても、又は電源をON状態として時間が経過したときもしくは画像形成を繰り返すことによって装置内の温度が上昇しているときであっても、トナー像は充分に加熱された状態で定着され、常に高光沢の良好な画像が得られる。
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する4つの画像形成ユニット10a、10b、10c、10dを備えており、これらの画像形成ユニット10のそれぞれと対向するように無端ベルト状の中間転写体11が支持され、周面が周回駆動されるものとなっている。画像形成ユニット10が中間転写体11と対向する位置の下流側には、転写ロール12が中間転写体11と対向するように配置されており、この二次転写部にはシートトレイ13から搬送路14を経て記録シートが送り込まれる。記録シートの搬送経路における二次転写部の下流側には、トナー像を加熱・加圧して記録シート上にトナー像を圧着する定着装置15が設けられ、さらに下流側には、トナー像が定着された記録シートを搬送する搬送ロール16が設けられ、トナー像が定着された記録シートを排紙トレイ17に送り出すものとなっている。
また、定着装置15から搬送ロール16までの搬送路には、記録シートの搬送方向を転換する分岐装置18が設けられ、両面用搬送路19に該記録シートを送り込んで転写ロール12が設けられた位置の上流側に送り返すことができるようになっている。
上記画像形成ユニット10a、10b、10c、10dのそれぞれは、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム1(像担持体)を有しており、各感光体ドラム1の周囲に、該感光体ドラムの表面をほぼ一様に帯電する帯電装置2と、感光体ドラム上に形成された潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置3と、感光体ドラム1上のトナー像を中間転写体11上に一次転写する転写装置4と、転写後の感光体ドラム1に残留したトナーを回収するクリーニング装置5とを備えている。そして、一様に帯電された感光体ドラム1のそれぞれに、画像信号に基づく像光を照射して静電潜像を書き込む露光装置6が設けられている。
感光体ドラム1は、金属からなる円筒状部材の周面に有機感光体層を形成したものであり、金属部分は電気的に接地されている。
上記帯電装置2は、ステンレス製の円筒状芯金に中抵抗のゴムを被覆したロール状の部材を備えており、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加して感光体ドラム1の表面を所望の電圧に帯電するものである。この帯電装置2に印加される電圧の直流成分Vhは、例えば−600[V]とし、重畳する交流のピークツーピーク値Vbppは1400[V]とすることができる。
上記露光装置6は、画像信号に基づいて点滅するレーザー光を発生し、これをポリゴンミラーによってそれぞれの感光体ドラム1の主走査方向(軸線方向)にスキャンするものである。これによりそれぞれの感光体ドラム1の表面に各色の画像に相当する静電潜像が形成される。
現像装置3には現像剤としてトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤が使用されており、現像ロール3aに磁気的に吸着されて搬送される。そして、現像ロール上で規制ブレードにより適切な厚さの層とされ、感光体ドラム1との対向位置へと供給される。現像ロール3aにはトナーを感光体ドラム1上の静電潜像に転移させるために現像バイアス電圧Vdが印加されており、この現像バイアス電圧Vdは、例えば−500[V]とすることができる。
トナーは主に磁性キャリアとの摩擦により負極性に帯電されるものであり、色材とバインダ樹脂とを含むものである。また、パラフィンワックス等のワックス類を含むものであっても良い。
上記画像形成ユニット10a、10b、10c、10dと対向するように配置される中間転写体11は、厚さが10〜300μm程度の樹脂フイルムからなるベルト状の部材であり、ポリイミドフィルム等が用いられる。また、トナー像を感光体ドラム1から中間転写体11へ静電的に転写するときに、画像の乱れが生じないように上記樹脂フィルムにはカーボンブラック等の導電性材料の粉体を混入し、体積抵抗率を1010Ωcm程度に調整している。
上記中間転写体11の内側には、駆動ロール21と、対向ロール22とが配置され、中間転写体11はこれらに張架されて図中に示す矢印Aの方向に周回移動するものとなっている。
上記転写ロール12は、上記対向ロール22と対向する位置に設けられ、中間転写体11を介して対向ロール22に押圧されている。この転写ロール12は、金属の芯材に導電性のゴム材で外周部を形成してロール状としたものであり、対向ロール22との間に転写用のバイアス電圧が印加されるものである。
上記定着装置15は、加熱源を内蔵した加熱ロール15aと、この加熱ロール15aに圧接される加圧ロール15bとを備えており、これらが平行に配置されて互いに圧接されるニップ部を形成している。トナー像が転写された記録シートは、上記ニップ部に送り込まれ、回転駆動される加熱ロール15aと加圧ロール15bとの間で加熱されるとともに加圧され、軟化したトナーが記録シート上に圧着されるものとなっている。
上記加熱ロール15aは、金属製の芯金の周面上に耐熱性ゴム等の弾性体層が形成され、その表面に離型層が形成されたものであり、加熱源としてハロゲンヒーターを内蔵している。この加熱ロール15aは、トナー像の定着時にはロールに接するように設けられた温度センサ(図示しない)の検出値に基づき、周面が約170℃に加熱制御される。加圧ロール15bは、金属製の芯金に表面離型層を被覆したものである。
上記分岐装置18は、記録シートの搬送路を形成するガイド部材18aと、分岐した搬送路を選択して記録シートを送り込む可動ゲート18b、18cとを有するものである。可動ゲートは支持軸を中心に回動して記録シートを送り込む搬送路を開放するものとなっており、定着装置15を通過した記録シートを排出口20へ導く搬送路と両面用搬送路19へ導く搬送路とのいずれかを選択する第1のゲート18bと、先端が排紙トレイ17に送り出され後端部が搬送ロール16に挟持された状態で搬送方向が反転された記録シートを両面用搬送路19に導く第2のゲート18cとが設けられている。
上記転写ロール12が中間転写体11と対向する位置から上記定着装置15に至る搬送路には、トナー像が転写された記録シートの背面側に接触し、記録シート上のトナー像を乱すことなくこの記録シートを定着装置15に送り込むガイド部材31が設けられている。そして、上記ガイド部材31には、その温度を検出する温度センサ32が取り付けられている。この温度センサ32の検出信号は、装置全体の動作を制御する制御装置(図示しない)に入力され、制御装置はこの信号に基づいて画像形成ユニットの駆動、記録シートの搬送のタイミング及び可動ゲート18b,18cの動作等を制御するものとなっている。
次に、上記画像形成装置の動作について説明する。
画像形成動作を開始する旨の信号が入力されると、まず温度センサ32によってガイド部材31の温度が検出される(ST1)。そして、この温度が所定値より大きいか否かが判断される(ST2)。この所定値は、画像形成装置を駆動してガイド部材31の温度の変動が安定した状態における温度よりやや低い値が設定される。
検出値が上記所定値より大きいときには、画像形成ユニットの動作を開始するとともに、シートトレイ13から記録シートを一枚ずつ順次に引き出し、転写ロール12と中間転写体11とが対向する二次転写部に搬送する(ST3)。なお、画像形成ユニットにおけるトナー像の形成開始は、定着装置15の加熱ロール15aが所定の温度にまで加熱されていることが前提となる。
中間転写体11に対向して設けられた4つの画像形成ユニット10a、10b、10c、10dが駆動されることにより、イエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナー像がそれぞれ形成される。トナー像の形成は次のような工程により行われる。
感光体ドラム1が回転駆動され、それぞれが帯電装置2と対向する位置でほぼ一様に帯電される。そして、露光装置6から画像信号に応じてオンオフされるレーザー光が照射される。これにより光照射された部分の電荷が減衰し、感光体ドラム1上に静電電位の差による潜像が形成される。各感光体ドラム1上の静電潜像は、現像装置3との対向位置においてトナーの転移によって現像され、トナー像が感光体ドラム1上に形成される。
形成された各色トナー像は、転写装置4により中間転写体11上へ重ね合わせて転写される。これにより、中間転写体11上に複数色のトナー像が重ね合わされたカラー画像が形成される。中間転写体11上に形成された複数色のトナー像は、中間転写体11の周回移動によって搬送され、転写ロール12と対向する位置で、シートトレイ13から搬送された記録シートP上に転写される(ST4)。トナー像が転写された記録シートはガイド部材31に接触し、案内されて定着装置15へ送られる。定着装置の加熱ロール15aは、トナー像を溶融するのに充分な温度に加熱されており、この加熱ロール15aと加圧ロール15bとの間に記録シートが挟み込まれ、トナー像は溶融されて記録シート上に圧着される(ST5)。
定着装置15を通過した記録シートは、下流側の搬送ロール16に挟み込まれて搬送され、排紙トレイへ排出される(ST6)。
一方、温度センサ32による検出温度が所定値より小さいときには、画像形成ユニットの動作を開始する前にシートトレイ13から記録シートを引き出して搬送する動作を先行させる(ST7)。そして、搬送される記録シートは、転写ロール12との対向位置をトナー像が転写されることなく通過し(ST8)、定着装置15に送り込まれる。定着装置の加熱ロール15aは既に加熱されており、記録シートは加熱ロール15aと加圧ロール15bとの間で圧接され、加熱されて送り出される(ST9)。
定着装置15の下流側に設けられた第1のゲート18aは、記録シートを両面用搬送路19に至る搬送路を開放するように駆動されており、記録シートはそのまま停止することなく両面用搬送路19に送り込まれる(ST10)。これとともに、画像形成ユニットではトナー像を形成する動作が開始される(ST11)。
転写ロール12が中間転写体11と対向する位置の上流側に送り返された記録シートは、中間転写体11上のトナー像が搬送されるタイミングに合わせて二次転写部に送り込まれ、トナー像が転写される(ST4)。その後、定着装置15において加熱及び加圧され、トナー像が定着される(ST5)。このとき、第1のゲート18aは排出口20に至る搬送路を選択するように切り換えられており、記録シートは排出口20を経て排紙トレイに送り出される(ST6)。
上記のように、一度定着装置15を通過して加熱された記録シート上にトナー像を転写し定着することにより、トナー像は十分に加熱される。したがって、例えば装置の電源をON状態にした直後のように装置内の温度が十分に上昇していないときであっても、高光沢の良好な画像が得られる。また、装置内の温度が上昇したときには、記録シートがガイド部材31と接触すること等によって記録シートの温度が上昇し、トナー像が転写される前に定着装置15を通過させて加熱する必要はなくなり、直接にシートトレイ13から搬送された記録シートに転写及び定着を行っても光沢の変動がなく、安定して良好な画像を得ることができる。
次に、請求項2に係る発明の一実施形態を図3に基づいて説明する。
この画像形成装置は、図1に示す装置と同じ画像形成ユニット50a、50b、50c、50d、中間転写体51、転写ロール52、シートトレイ53、搬送路54,定着装置55、搬送ロール56を備えている。そして、定着装置55から搬送ロール56までの搬送路には、図1に示す装置と同様のガイド部材71が設けられ、このガイド部材71の温度を検出する温度センサ72が取り付けられている。
しかしながら、この装置では定着装置55の下流側に分岐装置は設けられておらず、両面用搬送路も設けられていない。したがって、定着装置55から排出された記録シートは、全て搬送ロール56によって排紙トレイ57に送り出されるものとなっている。
この画像形成装置は次のように動作する。
図4に示すように、画像形成動作を開始する旨の信号が入力されると、まず温度センサ72によってガイド部材71の温度が検出される(ST21)。そして、この温度が所定値より大きいか否かが判断される(ST22)。この所定値は、図1に示す装置と同様に設定されている。
上記温度センサ72による検出値が所定値より大きいときには、図1に示す装置と同様に、トナー像の形成及び記録シートの搬送が開始され(ST23)、二次転写部においてトナー像が記録シート上に転写される(ST24)。そして、加熱及び加圧によって定着され(ST25)、排紙トレイに排出される(ST26)。
一方、上記温度センサ72による検出値が所定値より小さいときには、トナー像の形成動作及び記録シートの搬送を待機状態とし(ST27)、再度温度センサ72による温度検出を行う。この温度検出は、例えば1秒毎に繰り返すように設定されている。そして、この温度検出及び所定値との対比を繰り返し、検出値が所定値以上となったときにトナー像の形成及び記録シートの搬送を開始する(ST23)。その後は、同様にトナー像の転写(ST24)及び定着(ST25)を行って記録シートを排紙トレイに排出する(ST26)。
このように制御されることにより、トナー像が転写された記録シートは、定着装置55の加熱ロールだけでなく、その上流側に設けられたガイド部材71の温度もほぼ一定の温度となった状態で定着装置に送り込まれ、常にほぼ一定の温度条件でトナー像の定着が行われる。したがって、トナー像の光沢は安定し、装置の電源をON状態とした直後であっても、又は継続して画像形成を行った後であっても、ほぼ一定の光沢の画像を安定して得ることができる。
請求項1に係る発明の一実施形態であ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の動作を示す概略フロー図である。 請求項2に係る発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。 図3に示す画像形成装置の動作を示す概略フロー図である。
符号の説明
1,41:感光体ドラム、 2,42:帯電装置、 3,43:現像装置、 4、44:転写装置、 5,45:クリーニング装置、 6,46:露光装置、 10,50:画像形成ユニット、 11,51:中間転写体、 12,52:転写ロール、 13,53:シートトレイ、 14,54:記録シートの搬送路、 15,55:定着装置、 16,56:搬送ロール、
21,61:駆動ロール、 22,62:対向ロール、
31,71:ガイド部材、 32,72:温度センサ


Claims (3)

  1. 静電電位の差による潜像に粉状のトナーを選択的に付着させてトナー像を形成する像形成手段と、
    前記トナー像を直接に記録シートに、又は中間転写体を介して記録シートに転写する転写手段と、
    前記記録シート上に転写された前記トナー像を加熱及び加圧して該記録シート上に定着する定着装置と、
    前記記録シートの搬送方向における前記定着装置の上流側で温度を検出する温度検出手段と、
    前記定着装置を通過した記録シートを前記転写手段の上流側に搬送する両面用搬送路と、を有し、
    前記温度検出手段によって検出された温度が所定の値より小さいときに、前記記録シートが転写手段との対向位置をトナー像の転写が行われることなく通過し、前記定着装置及び前記両面用搬送路を経由して、再度転写手段との対向位置に至り、トナー像の転写後、前記定着装置に送り込まれるように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
  2. 静電電位の差による潜像に粉状のトナーを選択的に付着させてトナー像を形成する像形成手段と、
    前記トナー像を直接に記録シートに、又は中間転写体を介して記録シートに転写する転写手段と、
    前記記録シート上に転写された前記トナー像を加熱及び加圧して該記録シート上に定着する定着装置と、
    前記記録シートの搬送方向における前記定着装置の上流側で温度を検出する温度検出手段と、を有し、
    前記温度検出手段によって検出された温度が所定の値より小さいときに、前記像形成手段及び前記転写手段の動作を停止し、前記温度検出手段によって検出された温度が所定の値より大きくなるまで待機状態とするように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
  3. 前記転写手段によってトナー像が転写された記録シートの背面側に当接し、前記定着装置に該記録シートを導くガイド部材を有し、
    前記温度検出手段は、該ガイド部材の温度を検出するものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像形成装置。





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JP (1) JP2007003916A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019020584A (ja) * 2017-07-18 2019-02-07 コニカミノルタ株式会社 画像形成装置、画像形成方法及びプログラム

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