JP2007187751A

JP2007187751A - 画像形成方法

Info

Publication number: JP2007187751A
Application number: JP2006004078A
Authority: JP
Inventors: Keiji Yamanaga; 敬二山永
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2007-07-26

Abstract

【課題】トナー像の定着時の伸縮に起因した表裏面の画像形成位置のずれを確実に回避すること。
【解決手段】第１用紙搬送路８０上を用紙が搬送されてくると、その用紙にトナー像を形成しないまま定着ニップ部３３に搬入する。第２用紙搬送路９０を経由して再び搬送されてくる用紙の第１の面にトナー像を形成し、定着ニップ部３３に搬入してトナー像を定着させる。更に、第２用紙搬送路９０を経由して再び搬送されてくる用紙の第２の面にトナー像を形成し、定着ニップ部３３に搬入してトナー像を定着させてから排紙トレイ６０へと排出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成方法に係り、特に、トナー像を記録材に定着させるゼログラフィ技術を用いた画像形成方法に関する。

用紙などの記録材の表裏面に画像を形成するいわゆる両面印刷を実現する技術としては、記録材の表面にトナー像を転写して定着させた後、インバータと呼ばれる部材を用いて記録材を反転させ、その裏面にトナー像を再び転写するのが一般的である。この際、表面に転写させたトナー像の定着は加熱源を内包させたロールからなるニップ部を経由して行われるためにその加熱源の熱の作用を受けて記録材が伸縮してしまい、引き続いて裏面にトナー像を転写させた場合には表面と裏面とで画像形成位置が微妙にずれてしまうという問題があった。
この種の問題を解決する端緒となり得る技術を開示した文献として、特許文献１などがある。この文献に開示された画像形成装置は、表面のトナー像の定着後に、記録材の伸縮量をラインセンサで検知し、その検知結果を裏面へのトナー像の定着位置の補正へフィードバックするようになっている。
特開２００４−３４７８４２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された類の手法は、単色型の画像形成エンジンを想定した技術であり、タンデム型の画像形成エンジンにおいては、記録材の伸縮量をラインセンサで検知するタイミングよりも感光体ドラム上の帯電面にトナー像を形成するタイミングの方が早く、検知結果をトナー像の形成にフィードバックできないため、同形式の画像形成エンジンには原理的に適用できない。また、ラインセンサを実装するスペースとその実装コストを考慮すると、中小型機への実装は難しくなるという問題があった。
本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、中小型機への実装も可能な比較的単純な仕組みにより、トナー像の定着時の伸縮に起因した表裏面の画像形成位置のずれを確実に回避できるようにすることを目的とする。

本発明の好適な態様である画像形成方法は、記録材を加熱する予備加熱工程と、前記加熱された記録材にトナー像を転写する転写工程と、前記トナー像が転写された記録材を再び加熱してそのトナー像を定着させる定着加熱工程とを有する。

本発明の別の好適な態様である画像形成方法は、記録材を収容する収容部と、少なくとも一方に加熱源を内包させた一対のロールの周面同士を当接させてなるニップ部と、それら両部の間を結ぶ記録材搬送路上にて記録材にトナー像を転写する転写部とを有する装置を用いた画像形成方法であって、前記収容部から抽出した記録材を、前記転写部にトナー像を転写させることなく前記ニップ部に搬入する予備加熱工程と、前記ニップ部を経由した記録材へ前記転写部にトナー像を転写させる転写工程と、前記トナー像の転写を終えた記録材を前記ニップ部に再び搬入する定着加熱工程とを有する。

この態様において、前記装置は、前記ニップ部を経由した記録材の第１の面と第２の面とを反転させて前記記録材搬送路へ再び搬入する反転部を更に備え、前記定着加熱工程にて前記ニップ部を経由させた記録材の第１の面と第２の面とを前記反転部に反転させる工程と、前記反転された記録材へ前記転写部にトナー像を転写させる工程とを更に有してもよい。

また、前記予備加熱工程で前記ニップ部に記録材を搬入する際の加熱源の温度と前記定着加熱工程で前記ニップ部に記録材を搬入する際の加熱源の温度とを個別に設定する工程を更に有してもよい。

前記装置は、ニップ部のロールに内包させた加熱源の温度を示す各温度情報と、記録材の属性を示す各属性情報とを各々対応付けて記憶したメモリと、記録材の属性を入力する入力部とを備え、前記入力部を介して入力された属性と対応付けて前記メモリに記憶された温度情報を読み出す工程と、前記予備加熱工程で前記ニップ部に記録材を搬入する際の加熱源の温度を前記読み出した温度情報が表す温度に設定する工程とを更に有してもよい。

前記予備加熱工程で前記ニップ部に記録材を搬入する搬入速度と前記定着加熱工程で前記ニップ部に記録材を搬入する搬入速度とを個別に設定する工程を更に有してもよい。

前記装置は、ニップ部に用紙を搬入する搬入速度を示す各速度情報と、記録材の属性を示す各属性情報とを各々対応付けて記憶したメモリと、記録材の属性を入力する入力部とを備え、前記入力部を介して入力された属性と対応付けて前記メモリに記憶された速度情報を読み出す工程と、前記予備加熱工程で前記ニップ部に記録材を搬入する搬入速度を前記読み出した速度情報が表す速度に設定する工程とを更に有してもよい。

前記属性情報が表す属性は、記録材の種類、坪量、寸法、並びに記録材が記録材搬送路を搬送される際の記録材周辺の温度及び湿度のうちの１つ又は複数の組み合わせであってもよい。

本発明は、トナー像を定着させる際と同様の加熱処理をトナー像の形成前の記録材に一度施してから、その記録材へのトナー像の形成と定着のための加熱処理とを施すようになっている。用紙などの記録材は、複数回の加熱処理を経るうちの最初の段階の伸縮率が２回目以降の段階と比べて特に大きいという特性を有しているため、トナー像を形成する前の記録材に加熱処理を施す本発明によれば、トナー像の定着時の伸縮に起因した表裏面の画像形成位置のずれを確実に回避することができる。

（第１実施形態）
本願発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本実施形態にかかる画像形成装置１のハードウェア構成概略図である。画像形成装置１は、記録材である一枚の用紙の表裏面に画像を印字できるようになっており、図に示すように、給紙トレイ１０、画像形成エンジン２０、トナー像定着部３０、搬送路切換部４０、用紙反転部５０、排紙トレイ６０、及び装置全体の動作を制御するコントローラ７０を備えてなる。また、本装置１には、給紙トレイ１０から、画像形成エンジン２０、トナー像定着部３０、及び搬送路切換部４０を経由して排紙トレイ６０へと繋がる第１用紙搬送路８０と、搬送路切換部４０にて第１用紙搬送路８０と分岐し、用紙反転部５０を経由して再び第１用紙搬送路８０と合流する第２用紙搬送路９０とが敷設されている。

給紙トレイ１０には、複数枚の用紙が収容され、コントローラ７０による指示の下にこの給紙トレイ１０からピッキングされた用紙は一枚ずつ第１用紙搬送路８０へと搬入されるようになっている。

画像形成エンジン２０は、無端の中間転写ベルト２１を複数のロールに捲き回し、そのベルト２１の外周上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色毎の画像形成素子２２とベルトクリーナ２３とを備え付けてなる。画像形成素子２２の各々は、感光体ドラム、帯電器、露光器、現像器、ドラムクリーナ、除電装置などから形成され、各々の感光体ドラム上の帯電面にトナー像を形成し、中間転写ベルト２１に重畳転写する（一次転写）。
また、中間転写ベルト２１を下方の位置にて捲き回すロールの一つは二次転写ロール２４となっており、この二次転写ロール２４とバックアップロール２５とにより中間転写ベルト２１を挟み込むことによって二次転写ニップ部２６を形成している。給紙トレイ１０からピッキングされた用紙は、中間転写ベルト２１上に重畳転写されたトナー像と重なるようなタイミングで二次転写ニップ部２６に搬入されるようになっており、中間転写ベルト２１上のトナー像は二次転写ロール２４側から付与される電位差の作用を受けて用紙に転写される（二次転写）。

トナー像定着部３０は、内部に加熱源３１ａを有する加熱ロール３１と加圧ロール３２とにより第１用紙搬送路８０上において定着ニップ部３３を形成している。二次転写ニップ部２６にてトナー像が転写された用紙がこの定着ニップ部３３に搬入されると、そのトナー像は加熱ロール３１と加圧ロール３２とによる加熱及び加圧を受けて用紙に転写及び定着される。

搬送路切換部４０は、コントローラ７０による指示の下に上下に移動する第１切換板４１を備えており、第１切換板４１を下側に移動させると定着ニップ部３３を経由した用紙がそのまま排紙トレイ６０に搬出される一方、第１切換板４１を上側に移動させると同部を経由した用紙が第２用紙搬送路９０へ搬入される。

第２用紙搬送路９０へ搬入された用紙は、用紙反転部５０にて表裏面が反転された後、第１用紙搬送路８０へ再び搬入されるようになっている。
図２は、用紙反転部５０のハードウェア構成の詳細を示す図である。図に示すように、用紙反転部５０は、搬入ロール５１ａ及びｂ、第２切換板５２、反転用搬送路５３、センサ５４、反転ロール５５ａ及びｂ、及び搬出ロール５６ａ及びｂを備えてなる。反転ロール５５ａ及びｂは、図示外の駆動装置により正逆の回転が可能な構成となっている。図において、この用紙反転部５０内に用紙Ｐが搬入された時点では第２切換板５２が下側に移動しており、搬入ロール５１ａ及びｂに導かれた用紙Ｐは反転ロール５５ａ及びｂのニップ部に挟持される。反転ロール５５ａ及びｂは、そのまま正回転しながらセンサ５４が用紙後端を検出する位置まで用紙Ｐを引き込む（図２に示した状態）。センサ５４が用紙後端を検出すると、第２切換板５２を上側に移動させた後、用紙Ｐを引き込んでいた反転ロール５５ａ及びｂを今度は逆回転させる。これにより、表裏面が反転された用紙Ｐが搬出ロール５６ａ及びｂに導かれて反転部外に搬出され、第２用紙搬送路９０へと再び搬入される。

図３は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。図に示す動作は、コントローラ７０が予め定められた手順で装置各部の動作を制御することにより実現される。
図に示すステップ１００において、コントローラ７０は、給紙トレイ１０からピッキングした用紙を、画像形成素子２２を駆動させることなく二次転写ニップ部２６に搬入する。これにより、二次転写ニップ部２６にてトナー像が転写されない用紙が定着ニップ部３３へ搬入され、同部３３の加熱ロール３１の作用を受けて伸縮する。この定着ニップ部３３を経由する際に用紙が伸長するかそれとも縮小するか、及びその伸縮量は用紙の含有成分などの諸条件に依存する。
続く、ステップ１１０では、第１切換板４１を下側に移動させ、定着ニップ部３３を経由した用紙を第２用紙搬送路９０へ搬入する。第２用紙搬送路９０へ搬入された用紙は用紙反転部５０で反転された後、第１用紙搬送路８０へ搬入される。

ステップ１２０では、画像形成素子２２を駆動させて中間転写ベルト２１にトナー像を形成した状態で、第１用紙搬送路８０を搬送されてくる用紙を二次転写ニップ部２６に搬入する。これにより、二次転写ニップ部２６にて中間転写ベルト２１のトナー像が用紙の第１の面に転写され、転写されたトナー像はその後方の定着ニップ部３３の加熱ロール３１と加圧ロール３２の作用を受けて用紙の第１の面に定着する。
ステップ１３０では、第１切換板４１を下側に移動させ、定着ニップ部３３を経由した用紙を第２用紙搬送路９０へ搬入する。第２用紙搬送路９０へ搬入された用紙は用紙反転部５０で再び反転された後、第１用紙搬送路８０へ搬入される。

ステップ１４０では、画像形成素子２２を駆動させて中間転写ベルト２１に別のトナー像を形成した状態で、第１用紙搬送路８０を搬送されてくる用紙を二次転写ニップ部２６に搬入する。これにより、二次転写ニップ部２６にて中間転写ベルト２１のトナー像が用紙の第２の面に転写され、転写されたトナー像はその後方の定着ニップ部３３の加熱ロール３１と加圧ロール３２の作用を受けて用紙の第２の面に定着する。
ステップ１５０では、第１切換板４１を上側に移動させ、定着ニップ部３３を経由した用紙を排紙トレイ６０へと排出する。

以上説明した本実施形態では、第１用紙搬送路８０上を用紙が搬送されくると、その用紙にトナー像を形成しないまま定着ニップ部３３へと搬入する。そして、第２用紙搬送路９０を経由して再び搬送されてくる用紙の第１の面にトナー像を形成し、定着ニップ部３３に搬入してトナー像を定着させる。更に、第２用紙搬送路９０を経由して再び搬送されてくる用紙の第２の面にトナー像を形成し、定着ニップ部３３に搬入してトナー像を定着させてから、排紙トレイ６０へと排出するようになっている。用紙などの記録材は、複数回の加熱処理を経るうちの最初の段階の伸縮率が２回目以降の段階と比べて特に大きいという特性を有しているため、トナー像を形成する前の記録材を定着ニップ部３３に搬入して加熱処理を施す本実施形態によれば、トナー像の定着時の伸縮に起因した表裏面の画像形成位置のずれを確実に回避することができる。

（第２実施形態）
本願発明の第２実施形態について説明する。
第１実施形態では、用紙を搬入させる定着ニップ部３３の加熱源３１ａの温度は常に一定であった。これに対し、本実施形態では、トナー像を形成する用紙の属性に応じて加熱源３１ａの温度を設定する。
本実施形態にかかる画像形成装置１のハードウェア構成は、温度設定メモリと属性入力部を備える点を除いて第１実施形態と同様である。

図４は、温度設定メモリのデータ構造図である。図に示すように、このメモリは、「用紙種類」、「用紙坪量」、「サイズ」、「搬送路内温度」、「搬送路内湿度」、及び「加熱源温度」の６つのレコードを取り纏めたテーブルを記憶する。
「用紙種類」、「用紙坪量」、「サイズ」、「搬送路内温度」、「搬送路内湿度」の５つのレコードには、各種の属性情報が記憶される。属性情報は、用紙の種類、坪量、サイズ、搬送路内の温度、湿度の各属性をそれぞれ表す情報である。「加熱源温度」のフィールドには、温度情報を記憶する。温度情報は、「用紙種類」、「用紙坪量」、「サイズ」、「搬送路内温度」、「搬送路内湿度」の各属性情報により特定される環境において定着ニップ部３３の加熱源に設定すべき温度を示す情報である。各レコードの「加熱源温度」のフィールドに記憶する温度情報の内容は、加熱源の温度を数パターンで設定した定着ニップ部３３に実際に用紙を搬入させた実験結果を基に割り出されたものとする。

属性入力部は、本装置１を利用して用紙に画像を形成するユーザが、用紙種類、用紙坪量、サイズ、搬送路内温度、搬送路内湿度をそれぞれ入力するための操作子である。

次に、本実施形態の動作を説明する。
本実施形態においては、図３に示した動作を行う前に、温度設定動作を行なう。この動作においては、まず、ユーザが、属性入力部を操作することにより、用紙種類、用紙坪量、サイズ、搬送路内温度、搬送路内湿度の各属性を設定する。
そして、ユーザによる設定が行われると、コントローラ７０は、その設定内容に応じたレコードを温度設定メモリのテーブルから特定し、特定したレコードの「加熱源温度」のフィールドの記憶された温度情報を読み出す。更に、定着ニップ部３３の加熱ロール３１内の加熱源３１ａの温度をその読み出した温度情報が表す温度に設定した後、図３に示したステップ１００の処理を開始する。

以上説明した本実施形態によると、トナー像を形成しないまま用紙を定着ニップ部３３に搬入し、その加熱ロール３１と加圧ロール３２による加熱及び加圧を通じて伸縮させることができるだけでなく、その加熱の度合いを用紙の属性に応じて好適化することができる。

（他の実施形態）
本願発明は、種々の変形実施が可能である。
第２実施形態では、定着ニップ部３３の加熱ロール３１内の加熱源３１ａの温度が用紙の属性に応じて設定されるようになっていた。これに対し、定着ニップ部３３へ用紙を搬入する際の搬入速度をも用紙の属性に応じて設定できるようにしてもよい。
また、トナー像を形成しない状態の用紙を定着ニップ部３３へ搬入する際とトナー像を形成した状態の用紙を搬入する際の加熱源３１ａの温度及び搬入速度を個別に設定できるようにしてもよい。
第２実施形態では、種類、坪量、サイズ、搬送路内の温度、湿度などといったような、用紙自体やその搬送系の属性に応じて加熱源３１ａの温度を設定するようになっていたが、これに加え、トナー像として形成される画像の画像密度やトナー成分などといったようなそれ以外の環境をも加熱源３１ａの温度の好適化に反映させてもよい。

画像形成装置のハードウェア構成概略図である。用紙反転部のハードウェア構成図である。実施形態の動作を示すフローチャートである。温度設定メモリのデータ構造図である。

符号の説明

１０…給紙トレイ、２０…画像形成エンジン、２１…中間転写ベルト、２２…画像形成素子、２３…ベルトクリーナ、２４…二次転写ロール、２５…バックアップロール、２６…二次転写ニップ部、３０…トナー像定着部、３１…加熱ロール、３２…加圧ロール、３３…定着ニップ部、４０…搬送路切換部、５０…用紙反転部、５３…反転用搬送路、５４…センサ、６０…排紙トレイ、７０…コントローラ

Claims

記録材を加熱する予備加熱工程と、
前記加熱された記録材にトナー像を転写する転写工程と、
前記トナー像が転写された記録材を再び加熱してそのトナー像を定着させる定着加熱工程と
を有する画像形成方法。
記録材を収容する収容部と、少なくとも一方に加熱源を内包させた一対のロールの周面同士を当接させてなるニップ部と、それら両部の間を結ぶ記録材搬送路上にて記録材にトナー像を転写する転写部とを有する装置を用いた画像形成方法であって、
前記収容部から抽出した記録材を、前記転写部にトナー像を転写させることなく前記ニップ部に搬入する予備加熱工程と、
前記ニップ部を経由した記録材へ前記転写部にトナー像を転写させる転写工程と、
前記トナー像の転写を終えた記録材を前記ニップ部に再び搬入する定着加熱工程と
を有する画像形成方法。
請求項２に記載の画像形成方法において、
前記装置は、
前記ニップ部を経由した記録材の第１の面と第２の面とを反転させて前記記録材搬送路へ再び搬入する反転部
を更に備え、
前記定着加熱工程にて前記ニップ部を経由させた記録材の第１の面と第２の面とを前記反転部に反転させる工程と、
前記反転された記録材へ前記転写部にトナー像を転写させる工程と
を更に有する画像形成方法。
請求項２又は３に記載の画像形成方法において、
前記予備加熱工程で前記ニップ部に記録材を搬入する際の加熱源の温度と前記定着加熱工程で前記ニップ部に記録材を搬入する際の加熱源の温度とを個別に設定する工程
を更に有する画像形成方法。
請求項２乃至４に記載の画像形成方法において、
前記装置は、
ニップ部のロールに内包させた加熱源の温度を示す各温度情報と、記録材の属性を示す各属性情報とを各々対応付けて記憶したメモリと、
記録材の属性を入力する入力部と
を備え、
前記入力部を介して入力された属性と対応付けて前記メモリに記憶された温度情報を読み出す工程と、
前記予備加熱工程で前記ニップ部に記録材を搬入する際の加熱源の温度を前記読み出した温度情報が表す温度に設定する工程と
を更に有する画像形成方法。
請求項１乃至５に記載の画像形成方法において、
前記予備加熱工程で前記ニップ部に記録材を搬入する搬入速度と前記定着加熱工程で前記ニップ部に記録材を搬入する搬入速度とを個別に設定する工程
を更に有する画像形成方法。
請求項６に記載の画像形成方法において、
前記装置は、
ニップ部に用紙を搬入する搬入速度を示す各速度情報と、記録材の属性を示す各属性情報とを各々対応付けて記憶したメモリと、
記録材の属性を入力する入力部と
を備え、
前記入力部を介して入力された属性と対応付けて前記メモリに記憶された速度情報を読み出す工程と、
前記予備加熱工程で前記ニップ部に記録材を搬入する搬入速度を前記読み出した速度情報が表す速度に設定する工程と
を更に有する画像形成方法。
請求項５〜７に記載の画像形成方法において、
前記属性情報が表す属性は、
記録材の種類、坪量、寸法、並びに記録材が記録材搬送路を搬送される際の記録材周辺の温度及び湿度のうちの１つ又は複数の組み合わせである
画像形成方法。