JP2008116846A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】連続印刷時に、第1定着器51の加圧ロール512の熱が記録用紙に吸熱されたとしても、次の記録用紙がこの加圧ロール512に到達するまでの間に、加熱ロール511に対して加圧ロール512が1周分接触した状態で回転する。加熱ロール511の熱で加圧ロール512を加熱することができ、加熱ロール512の温度低下を低減する。
【選択図】図3
Description
一方、定着時に記録媒体に熱を効率良く加わるために、一対のロールのいずれかの表面に弾性層を形成し、記録媒体をロール間で挟み込む部分で弾性層を歪ませることにより、ロール同士の接触部分に面(所謂、ニップ部)を形成している。このニップ部により、各ロールに挟み込まれる記録媒体には、熱と圧力が効率良く加えられる。
特に、写真としての画質とともに質感も従来の銀塩写真と同様にするために、記録媒体の坪量が200g/m2以上の用紙を連続印刷で用いた場合、この用紙は普通用紙に比べて熱容量が大きくなり、上記の不具合が頻繁に生じる可能性が高い。
前記主経路を挟んで前記第1加熱回転体と対向する位置に前記第1加熱回転体側に押し付けるように設けられる第1加圧回転体とを備えた前記第1定着手段と、前記分岐部の下流側に位置した第2経路に設けられ、前記第2経路の途中に設けられた周回移動する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内周面に沿うように設けられた第2加熱ロールと、前記第2加熱ロール、前記定着ベルトおよび前記第2経路の順に挟んで対向する位置に前記第2加熱ロール側に押し付けるように設けられる第2加圧ロールとを備えた前記第2定着手段を有し、前記第1加圧ロールの円周の長さL1と前記搬送経路を記録媒体が連続搬送される際の記録媒体の間隔Dとが、L1≦Dの関係に設定されることを特徴としている。
t≧(L+A)/V
を満足する時間間隔に設定することが望ましい。
t0≧L/V 但し、Vは記録媒体の速度
を満足する時間に設定することが望ましい。
1)実施形態
(1−1)構成
図1は本発明の実施形態に係る画像形成装置100を示した図である。以下、同図を参照しつつ、画像形成装置100の構成を詳細に説明する。
画像形成装置100は、画像を光学的に読み取る画像読取部2と、記録用紙上にトナー像を形成する画像形成部3と、画像形成部3に記録用紙を供給する給紙部4と、記録用紙上に形成されたトナー像を定着させ、記録用紙を排出する定着・排紙部5と、上述の各部を制御するコントロール部1とを備えている。
本実施形態において用いられる記録用紙には、いわゆる普通紙とコート紙の2種類がある。ここでコート紙とは、普通紙の画像を形成する面に熱可塑性樹脂のコート層を設けた記録用紙であり、トナーをこのコート層に埋め込むことで平滑な表面を得るものである。普通紙を用いて画像形成を行った場合には、高光沢モードであってもトナー像の形成された部分が光沢性を有するのみであるが、コート紙を用いて高光沢モードで画像形成を行うと、トナー像の部分だけでなくコート層の部分も加熱・冷却によって溶融・固化がなされるために、記録用紙のその表面全体が平滑化されて光沢性を有することになる。
加熱ロール521はその内部に加熱源521hが設けられ、加圧ロール522は、その表面に弾性層522aが形成される。
定着ベルト527は、例えば幅320mmで厚さ80μmの熱硬化性ポリイミドのフィルムに厚さ35μmのシリコーンゴムのコート層が形成された無端ベルトであり、そのコート層表面(ベルト外周面)は極めて高平滑に仕上げられている。
まず、ユーザが操作部11を用いて、画像形成モードとして低光沢モードを選択する操作を行った場合には、制御部10はこの選択操作を受け付けて、画像形成部3に画像形成処理を指示する。画像形成部3はこの指示に応じてトナー像を形成し、さらに、この記録用紙に対して第1定着器51によってトナー像が定着させられる。続いて制御部10は、排紙切換部53に対し、記録用紙の搬送方向を図1の矢印A方向へと切り換えるように指示する。この指示に応じて、排紙切換部53は板状部材53aを移動させて、記録用紙の搬送方向を図1の矢印A方向に切り換え、これによって記録用紙は排紙トレイ56Aへ排出される。
次に、本実施形態による画像形成装置100の特徴について説明する。本実施形態の特徴は、図2に示すように、連続印刷時に搬送経路Rを搬送される記録用紙の間隔Dと、加圧ロール512の円周の長さL(L=2πR(R:加圧ロールの半径)との関係を、L≦Dの関係を満足するように、フィードロール42を駆動するモータを制御する点にある。
ここでは、第1定着器51を例示して説明するが、第2定着器52の加圧ロール522の直径が同じ半径であれば、以下の説明においては同様となる。
まず、前提として制御部10のRAMの記憶エリアには、加圧ロール512の円周の長さL、用紙カセット41に格納された記録用紙の縦、横の長さA、および搬送経路Rを搬送される記録用紙の搬送速度Vが、予め記憶されており、ROMには、これから説明するタイミング生成処理等のプログラムが格納されている。
操作部11によるユーザの操作によって、画像形成部3における動作および定着・排紙部5における動作が制御部10から指示される。
次に、制御部10は、同じ大きさの搬送用紙に対する印刷か否かを判定する(ステップS2)。同じ大きさの搬送用紙である場合(ステップS2;YES)には、ステップS3〜S6の処理に移行させる。一方、異なった記録用紙に印刷を行う場合(ステップS2;NO)には、ステップS7〜S11の処理に移行する。
ステップS2の判定処理が“YES”の場合、制御部10は、RAMの記憶エリアから記録用紙の長さAを読み出し(ステップS3)、t=(A+L)/Vから所定時間tを算出する(ステップS4)。さらに、制御部10は、算出された所定時間t経過毎に記録用紙を搬送経路Rに送り出す(ステップS5)。
つまり、制御部10は、フィードロール42のモータに所定時間t毎に駆動信号を出力する。これにより、連続して搬送される記録用紙Sの間隔Dの間に、加圧ロール512が加熱ロール511に対して1周するようになる(図3、参照)。
本発明の発明者らは、上記の構成による画像形成装置において、以下の条件における加熱ロールおよび加圧ロールの温度測定を行った実験を行い、定着性能の確認を行った。
図6(a)は、加圧ロール512の周の長さL(L=150mm)に対して記録用紙の間隔D(D=50mm)とした場合の結果である。また、図6(b)は、加圧ロール512の周の長さL(L=150mm)に対して記録用紙の間隔D(D=150mm)とした場合の結果である。
図6(a)に示すように、連続印刷時に15枚目から加圧ロール512表面温度が低下し始め、所定温度(約150℃)以下になった場合には、定着不良が発生する。
一方、図6(b)に示すように、L=Dに設定した場合には、図6(b)に示すように、連続プリント時にも加圧ロール54の表面温度の低下は少なく、良好な定着性能が得られる。
定着ロール幅:140mm(有効長)
定着ロール外径:φ48mm
定着ロール弾性層:なし
定着ロール温度:150℃
加圧ロール幅:140mm (有効長)
加圧ロール外径:φ48mm
加圧ロール弾性層:シリコーンゴムHs60°2mm厚
加圧ロール温度:内部加熱なし
定着ベルト幅:130mm
定着ベルト材質/厚さ:熱硬化性ポリイミド100μm/シリコーンゴムHs50°10μm
定着荷重:1200N
定着時時の定着ベルト駆動速度:50mm/s
記録媒体サイズ:100×50mm
記録媒体厚/坪量:220μm/225g/m2)
記録媒体表面樹脂:10μmの熱可塑性樹脂
記録媒体のプリント向き:短い辺が搬送方向の前後
また、第2定着器52に搬送される記録用紙は、写真としての質感を高めるために、坪量が200g/m2以上のものが用いられるため、ロール通過時の熱吸収が普通用紙に比べて多い。このような場合であっても、連続して搬送される用紙の間隔を前述した如くに調整することにより、加圧ロール522の温度低下を低減して定着性能を維持することができる。さらに、熱吸収の高い用紙の場合には、用紙の間隔Dを加圧ロールの1周分を越えるように設定することにより、その効果を高めることができる。
(2−1)
前述の実施形態では、中間転写ベルトを用いたタンデム方式の画像形成装置について説明したが、本発明はこれに限らず、その他の構成の画像形成装置にも適用可能である。例えば、図7に示すロータリー方式の画像形成装置であってもよい。
この画像形成装置100´は、給紙部21と、画像形成部22と、シート搬送部23と、定着・排紙部24とに大別される。
定着・排紙部24は、第2定着器52と同様に構成されているので、その説明は省略するものとする。
なお、前記実施形態では、D=Lの場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、L≦Dの関係にあれば良い。但し、間隔Dは、印刷速度を確保できる寸法に設定される必要がある。
なお、比較例では、定着ベルト527の材料を100μm厚のポリイミドとしたが、定着ベルトの材料にSUS304を使用してもよい。これにより、加圧ロール522表面の温度がさらに安定することになる。要は、定着ベルトの材料には、熱伝導の良い材料を用いることにより、加熱ロールから加圧ロールへの熱の伝達を効率良く行うことができる。
前記実施形態では、搬送経路Rを主経路を第1経路と第2経路に分岐させ、主経路に第1定着器51を配置し、第2経路に第2定着器52を配置する場合を例示したが、第1経路に第1定着器51、第2経路に第2定着器52を配置したり、第1定着器51のみを分岐のない搬送経路Rに配置したりしてもよいことは、勿論である。
前記実施形態では、記録用紙を送り出すタイミングが、規定の用紙に印刷を施す場合と、異なった用紙に印刷を施す場合とで異なるため、2つのタイミング設定方法について記載したが、いずれか一方のみを実行するようにしてもよい。さらに、異なった用紙に印刷を施す場合には、図7に示す手差しトレイ213から用紙が送り出されたのを検出できる位置に位置検出センサを設けるようにしてもよい。
Claims (14)
- トナー画像が形成された記録媒体が搬送される搬送経路と、
前記搬送経路に設けられた加熱回転体と、
前記搬送経路を挟んで前記加熱回転体と対向する位置に前記加熱回転体側に押し付けるように設けられる加圧回転体とを有し、
前記加圧回転体の円周の長さLと前記搬送経路に記録媒体が連続搬送される際の記録媒体の間隔Dとが、L≦Dの関係に設定される
ことを特徴とする定着装置。 - トナー画像が形成された記録媒体が搬送される搬送経路と、
前記搬送経路の途中に設けられた周回移動する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内周面に沿うように設けられた加熱ロールと、
前記加熱ロール、前記定着ベルトおよび前記搬送経路の順に挟んで対向する位置に前記加熱ロール側に押し付けるように設けられる加圧ロールとを有し、
前記加圧ロールの円周の長さLと前記搬送経路に記録媒体が連続搬送される際の記録媒体の間隔Dとが、L≦Dの関係に設定される
ことを特徴とする定着装置。 - トナー画像が形成された記録媒体が搬送される搬送経路であって、途中に主経路を第1経路と第2経路とに分けて選択的に搬送される分岐部を有する搬送経路と、
前記分岐部の上流側に位置した主経路に設けられ、前記主経路の途中に設けられた第1加熱回転体と
前記主経路を挟んで前記第1加熱回転体と対向する位置に前記第1加熱回転体側に押し付けるように設けられる第1加圧回転体とを備えた前記第1定着手段と、
前記分岐部の下流側に位置した第2経路に設けられ、前記第2経路の途中に設けられた周回移動する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内周面に沿うように設けられた第2加熱ロールと、
前記第2加熱ロール、前記定着ベルトおよび前記第2経路の順に挟んで対向する位置に前記第2加熱ロール側に押し付けるように設けられる第2加圧ロールとを備えた前記第2定着手段を有し、
前記第1加圧ロールの円周の長さL1と前記搬送経路を記録媒体が連続搬送される際の記録媒体の間隔Dとが、L1≦Dの関係に設定される、
または前記第2加圧ロールの円周の長さL2と前記搬送経路を記録媒体が連続搬送される際の記録媒体の間隔Dとが、L2≦Dの関係に設定される
ことを特徴とする定着装置。 - 請求項2または3記載の定着装置において、
前記定着ベルトには、剥離手段によって前記搬送経路に沿って延びる部分と離間する部分とが形成される
ことを特徴とする定着装置。 - 請求項2または3記載の定着装置において、
前記定着ベルトは、熱伝導率が15W/(m・K)以上となる
ことを特徴とする定着装置。 - 請求項1乃至3のいずれかに記載の定着装置において、
前記加熱回転体または加熱ロールは、その内部に加熱源が設けられ、前記加圧回転体または加圧ロールは、その表面に弾性層が形成される
ことを特徴とする定着装置。 - 記録媒体の像担持面にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記トナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、
記録媒体が搬送される搬送経路と、
前記搬送経路に沿って記録媒体を搬送させる搬送機構と、
前記搬送機構により前記搬送経路に記録媒体が連続搬送される際のタイミングを調整する制御手段と、
前記転写手段の下流に設けられ、加熱回転体と前記搬送経路を挟んで前記加熱回転体と対向する位置に前記加熱回転体側に押し付けられるように設けられる加圧回転体とを備えた定着手段を有し、
前記制御手段は、記録媒体が連続搬送される際の記録媒体の間隔Dと前記加圧回転体の円周の長さLとの関係がL≦Dとなるように、前記前記搬送機構が搬送経路に記録媒体を送り出すタイミングが調整される
ことを特徴とする画像形成装置。 - 記録媒体の像担持面にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記トナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、
記録媒体が搬送される搬送経路と、
前記搬送経路に沿って記録媒体を搬送させる搬送機構と、
前記搬送機構により前記搬送経路に記録媒体が連続搬送される際のタイミングを調整する制御手段と、
前記転写手段の下流に設けられ、周回移動する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内周面に沿うように設けられた加熱ロールと、前記加熱ロール、前記定着ベルトおよび前記搬送経路の順に挟んで対向する位置に前記加熱ロール側に押し付けられるように設けられる加圧ロールとを備えた定着手段を有し、
前記制御手段は、記録媒体が連続搬送される際の記録媒体の間隔Dと前記加圧ロールの円周の長さLとの関係がL≦Dとなるように、前記前記搬送機構が搬送経路に記録媒体を送り出すタイミングが調整される
ことを特徴とする画像形成装置。 - 記録媒体の像担持面にトナー像を形成する画像形成手段と、
前記トナー画像を記録媒体に転写する転写手段と、
記録媒体が搬送される搬送経路であって、前記転写手段の下流側に主経路を第1経路と第2経路とに分けて選択的に搬送される分岐部を有する搬送経路と、
前記搬送経路に沿って記録媒体を搬送させる搬送機構と、
前記搬送機構により前記搬送経路に記録媒体を連続搬送する際のタイミングを調整する制御手段と、を備えた画像形成装置において、
前記分岐部の上流側に位置した主経路に設けられ、前記主経路に設けられた第1加熱回転体と、前記搬送経路を挟んで前記加熱回転体と対向する位置に設けられ、前記第1加熱回転体側に押し付けられる第1加圧回転体を備えた第1定着手段と、
前記分岐部の下流側に位置した第2経路に設けられ、前記第2経路の途中に設けられた周回移動する無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内周面に沿うように設けられた第2加熱ロールと、前記定着ベルトおよび前記第2経路の順に挟んで対向する位置に、前記第2加熱ロール側に押し付けられるように設けられる第2加圧ロールを備えた第2定着手段とを有し、
前記制御手段は、前記第1加圧ロールの円周の長さL1と前記経路を記録媒体が連続搬送される際の記録媒体の間隔Dとの関係がL1≦Dとなるように、前記前記搬送機構が搬送経路に記録媒体を送り出すタイミングが調整される、
または、前記第2加圧ロールの円周の長さL2と前記第2経路を記録媒体が連続搬送される際の記録媒体の間隔Dとの関係がL2≦Dとなるように、前記前記搬送機構が搬送経路に記録媒体を送り出すタイミングが調整される
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8または9記載の画像形成装置において、
前記定着ベルトには、剥離手段によって前記搬送経路に沿って延びる部分と離間する部分とが形成される
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8または9記載の画像形成装置において、
前記定着ベルトは、熱伝導率が15W/(m・K)以上となる
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7乃至9のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記加熱回転体または加熱ロールは、その内部に加熱源が設けられ、前記加圧回転体または加圧ロールは、その表面に弾性層が形成される
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7乃至9のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記制御手段は、所定の時間間隔t毎に記録媒体を送り出すように、前記搬送機構を調整するものであり、
記録媒体の速度をV、記録媒体の搬送方向の長さをAとした際、
t≧(L+A)/V
を満足する時間間隔に設定する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7乃至9のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記搬送経路へ送り出される記録媒体を検出する記録媒体検出手段を備え、
前記制御手段は、前記記録媒体検出手段によって記録媒体の終端が検出された後に、次に記録媒体が搬送されるタイミングt0を、
t0≧L/V 但し、Vは記録媒体の速度
を満足する時間に設定する
ことを特徴とする画像形成装置。
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JP2006301995A JP2008116846A (ja) | 2006-11-07 | 2006-11-07 | 定着装置および画像形成装置 |
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