JP2011008064A - 転写定着装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】転写定着ベルト上に形成される画像調整用のトナー像が確実にクリーニングされるとともに、転写定着ベルトの駆動が安定化される、転写定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】転写定着ベルト27を駆動するとともに、1次転写部100に対して転写定着ベルト27の走行方向下流側であってニップ部28B、68に対して転写定着ベルト27の走行方向上流側に配設された駆動ローラ28Aと、転写定着ベルト27を介して駆動ローラ28Aに圧接するとともに、転写定着ベルト27上に形成された画像調整用のトナー像をクリーニングするクリーニング部材82と、を備える。
【選択図】図2
【解決手段】転写定着ベルト27を駆動するとともに、1次転写部100に対して転写定着ベルト27の走行方向下流側であってニップ部28B、68に対して転写定着ベルト27の走行方向上流側に配設された駆動ローラ28Aと、転写定着ベルト27を介して駆動ローラ28Aに圧接するとともに、転写定着ベルト27上に形成された画像調整用のトナー像をクリーニングするクリーニング部材82と、を備える。
【選択図】図2
Description
この発明は、記録媒体上にトナー像を転写するとともに定着する転写定着装置と、それを備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、に関するものである。
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置では、転写工程と定着工程とを同時におこなう転写定着装置を用いる技術が知られている(例えば、特許文献1〜3等参照。)。
このような転写定着装置を備えた画像形成装置は、転写工程と定着工程とを別々におこなう画像形成装置に比べて、表面性の粗い記録媒体を使用しても画像品質の低下が起こり難いという利点がある。
このような転写定着装置を備えた画像形成装置は、転写工程と定着工程とを別々におこなう画像形成装置に比べて、表面性の粗い記録媒体を使用しても画像品質の低下が起こり難いという利点がある。
詳しくは、転写工程と定着工程とを別々におこなう画像形成装置では、表面性の粗い記録媒体を使用すると、中間転写ベルト等の中間転写体が記録媒体の表面性に追従できずに中間転写体と記録媒体との間に微小ギャップが形成されてしまう。そのため、その微小ギャップが形成された部分で異常放電が発生して、中間転写体上に担持された画像が記録媒体上に正常に転写されずに、画像が全体としてボソボソになってしまう。
これに対して、転写定着装置を備えた画像形成装置では、トナー像に対して転写と同時に熱を加えるため、トナーが軟化・溶融して粘弾性を帯びたブロック状の塊になる。そのため、表面性の粗い記録媒体を使用して定着部材と記録媒体との間に微小ギャップが形成されても、その部分に画像が塊として転写されてしまう。したがって、画像は、ボソボソにならずに、良好で高画質なものになる。
これに対して、転写定着装置を備えた画像形成装置では、トナー像に対して転写と同時に熱を加えるため、トナーが軟化・溶融して粘弾性を帯びたブロック状の塊になる。そのため、表面性の粗い記録媒体を使用して定着部材と記録媒体との間に微小ギャップが形成されても、その部分に画像が塊として転写されてしまう。したがって、画像は、ボソボソにならずに、良好で高画質なものになる。
さらに、転写定着装置を備えた画像形成装置は、転写・定着工程がおこなわれるニップ部(転写定着部材と加圧部材との当接位置である。)に搬送される記録媒体上に未定着のトナー像が担持されないために、転写工程と定着工程とを別々におこなう画像形成装置に比べて、記録媒体の搬送経路に対する制約が少なくなる。すなわち、転写工程と定着工程とを別々におこなう画像形成装置は、定着工程がおこなわれるニップ部(定着部材と加圧部材との当接位置である。)に搬送される記録媒体上に未定着のトナー像が担持されるために、転写部から定着部に至る搬送経路には未定着トナー像に接触しないための制約が課せられる。したがって、転写定着装置を備えた画像形成装置は、記録媒体の搬送経路に対する設計上の自由度が高く、記録媒体の搬送性を高めることができる。
一方、特許文献1等には、転写定着ベルト(中間転写体)上に形成されたトナー像をクリーニングするクリーニング部材(クリーニング手段)を、転写定着ベルトと加圧部材とが圧接するニップ部(転写定着部)の下流側に設置する技術が開示されている。
また、特許文献1、4には、転写定着ベルトや中間転写体に画像調整用のトナー像(パッチパターン)を形成する技術が開示されている。
詳しくは、画像調整用のトナー像(パッチパターン)は、通常の画像形成用のトナー像が形成されるタイミングとは別のタイミングで、転写定着ベルト上に形成される。そして、転写定着ベルト上に形成された画像調整用のトナー像(パッチパターン)の濃度や位置ずれを、転写定着ベルトに対向する光学センサによって検知して、その検知結果に基いてプロセス条件や作像タイミング等を調整することで転写定着ベルト上に形成される画像形成用のトナー像の濃度や位置ずれを補正する。
また、特許文献1、4には、転写定着ベルトや中間転写体に画像調整用のトナー像(パッチパターン)を形成する技術が開示されている。
詳しくは、画像調整用のトナー像(パッチパターン)は、通常の画像形成用のトナー像が形成されるタイミングとは別のタイミングで、転写定着ベルト上に形成される。そして、転写定着ベルト上に形成された画像調整用のトナー像(パッチパターン)の濃度や位置ずれを、転写定着ベルトに対向する光学センサによって検知して、その検知結果に基いてプロセス条件や作像タイミング等を調整することで転写定着ベルト上に形成される画像形成用のトナー像の濃度や位置ずれを補正する。
他方、特許文献2、3には、転写定着ベルトの速度変動が1次転写部に影響して出力画像上にショックジターが生じないように、ニップ部(転写定着部)の上流や下流に弱テンション部を設けて、その弱テンション部で転写定着ベルトの速度変動を吸収する技術が開示されている。
上述した従来の転写定着装置は、画像調整用のトナー像(パッチパターン)がクリーニング手段の位置に達する前に、ニップ部(転写定着部)の位置で、熱と圧力とによって転写定着ベルトや加圧部材に固着してしまうことがあった。そして、このように転写定着ベルト上にトナー像が固着してしまうと、ニップ部の下流側に配設されたクリーニング手段によって転写定着ベルトからトナー像を充分に除去することができずに、その後に形成される出力画像上にクリーニング不良画像が生じてしまっていた。また、加圧部材の表面にトナー像が固着してしまうと、その後にニップ部に搬送される記録媒体の裏面にトナー汚れが生じてしまっていた。
このような問題を解決するために、1次転写部とニップ部(転写定着部)との間にクリーニング手段を設置する方策が考えられる。しかし、その場合にも、転写定着ベルトの駆動(走行)を安定させて、出力画像上にショックジターが生じる等の不具合を未然に防止する必要がある。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、転写定着ベルト上に形成される画像調整用のトナー像が確実にクリーニングされるとともに、転写定着ベルトの駆動が安定化される、転写定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
この発明の請求項1記載の発明にかかる転写定着装置は、記録媒体にトナー像を転写するとともに定着する転写定着装置であって、像担持体に対向する1次転写部で当該像担持体上に形成されたトナー像が転写されるとともに、複数のローラ部材に張架された転写定着ベルトと、前記転写定着ベルトに圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、前記複数のローラ部材のうちの1つであって前記転写定着ベルトを駆動するとともに、前記1次転写部に対して前記転写定着ベルトの走行方向下流側であって前記ニップ部に対して前記転写定着ベルトの走行方向上流側に配設された駆動ローラと、前記転写定着ベルトを介して前記駆動ローラに圧接するとともに、前記転写定着ベルト上に形成された画像調整用のトナー像をクリーニングするクリーニング部材と、を備えたものである。
また、請求項2記載の発明にかかる転写定着装置は、前記請求項1に記載の発明において、前記転写定着ベルトに前記画像調整用のトナー像を形成するときには当該トナー像に対して前記クリーニング部材の側への引力が作用するように前記クリーニング部材又は/及び前記駆動ローラに所定の電圧を印加し、前記転写定着ベルトに画像形成用のトナー像を形成するときには当該トナー像に対して前記クリーニング部材の側から斥力が作用するように前記クリーニング部材又は/及び前記駆動ローラに所定の電圧を印加するものである。
また、請求項3記載の発明にかかる転写定着装置は、前記請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記駆動ローラ及び前記クリーニング部材は、前記駆動ローラの外周面の摩擦係数をμ1として、前記クリーニング部材の外周面の摩擦係数をμ2としたときに、
μ1>μ2
なる関係が成立するように形成されたものである。
μ1>μ2
なる関係が成立するように形成されたものである。
また、請求項4記載の発明にかかる転写定着装置は、前記請求項1〜請求項3のいずれかに記載の発明において、前記クリーニング部材を、外周面が金属材料又はフッ素系樹脂で形成されたクリーニングローラとしたものである。
また、請求項5記載の発明にかかる転写定着装置は、前記請求項1〜請求項4のいずれかに記載の発明において、前記クリーニング部材を、ヒートパイプとしたものである。
また、請求項6記載の発明にかかる転写定着装置は、前記請求項1〜請求項5のいずれかに記載の発明において、前記転写定着ベルトは、基材上に弾性層、離型層が積層されたものである。
また、請求項7記載の発明にかかる転写定着装置は、前記請求項1〜請求項6のいずれかに記載の発明において、加熱体によって加熱されるとともに、前記ニップ部に向けて搬送される記録媒体を案内しながら当該記録媒体の転写定着面を加熱する伝熱板と、前記伝熱板に案内される記録媒体を当該伝熱板に向けて付勢する付勢部材と、を備えたものである。
また、請求項8記載の発明にかかる転写定着装置は、前記請求項1〜請求項7のいずれかに記載の発明において、前記ニップ部の位置を通過した後の前記転写定着ベルトの表面をクリーニングする第2のクリーニング部材を、前記ニップ部に対して前記転写定着ベルトの走行方向下流側であって前記1次転写部に対して前記転写定着ベルトの走行方向上流側に配設したものである。
また、この発明の請求項9記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項1〜請求項8のいずれかに記載の転写定着装置を備えたものである。
本発明は、転写定着ベルトを張架して駆動する駆動ローラを1次転写部の下流側であってニップ部の上流側に設置するとともに、転写定着ベルト上に形成される画像調整用のトナー像をクリーニングするクリーニング部材を転写定着ベルトを介して駆動ローラに圧接させている。これにより、転写定着ベルト上に形成される画像調整用のトナー像が確実にクリーニングされるとともに、転写定着ベルトの駆動が安定化される、転写定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
実施の形態.
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部(露光部)、20Y、20M、20C、20BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ、21は各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、22は感光体ドラム21上を帯電する帯電部、23Y、23M、23C、23BKは感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像する現像装置、24は感光体ドラム21上に形成されたトナー像を転写定着ベルト27に転写する転写バイアスローラ、25は感光体ドラム21上の未転写トナーを回収するクリーニング装置、を示す。
図1において、1は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部(露光部)、20Y、20M、20C、20BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ、21は各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、22は感光体ドラム21上を帯電する帯電部、23Y、23M、23C、23BKは感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像する現像装置、24は感光体ドラム21上に形成されたトナー像を転写定着ベルト27に転写する転写バイアスローラ、25は感光体ドラム21上の未転写トナーを回収するクリーニング装置、を示す。
また、27は複数色のトナー像が重ねて転写される転写定着部材としての転写定着ベルト、29は転写・定着工程後の転写定着ベルト27を清掃する第2ベルトクリーニング装置、32Y、32M、32C、32BKは各現像装置23Y、23M、23C、23BKに各色のトナーを補給するトナー補給部、51は原稿Dを原稿読込部55に搬送する原稿搬送部、55は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部、61は転写紙等の記録媒体Pが収納される給紙部、66は記録媒体P上にトナー像を転写・定着する転写定着装置、67は転写・定着工程直前の記録媒体Pを加熱する加熱装置、68は転写定着ベルト27に圧接してニップ部(転写定着部)を形成する加圧部材としての加圧ローラ、81は画像調整用のトナー像をクリーニングする第1ベルトクリーニング装置、82はクリーニング部材としてのクリーニングローラ、85は転写定着ベルト27の幅方向温度分布を均一化する均しローラ、88は転写定着ベルト27を加熱するヒータ、91は記録媒体をPを加熱装置67に向けて付勢する付勢部材としてのブラシ状部材、を示す。
ここで、転写定着装置66は、転写定着ベルト27、加圧部材としての加圧ローラ68、第1ベルトクリーニング装置81、第2ベルトクリーニング装置29、均しローラ85、加熱装置67、付勢部材としてのブラシ状ローラ91、ヒータ88、光学センサ87、等で構成される。
また、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKは、それぞれ、感光体ドラム21、帯電部22、クリーニング装置25が、一体化されたものである。そして、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにおける感光体ドラム21上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成がおこなわれる。
また、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKは、それぞれ、感光体ドラム21、帯電部22、クリーニング装置25が、一体化されたものである。そして、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにおける感光体ドラム21上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成がおこなわれる。
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Dは、原稿搬送部51の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部55のコンタクトガラス53上に載置される。そして、原稿読込部55で、コンタクトガラス53上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
まず、原稿Dは、原稿搬送部51の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部55のコンタクトガラス53上に載置される。そして、原稿読込部55で、コンタクトガラス53上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
詳しくは、原稿読込部55は、コンタクトガラス53上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部(不図示である。)で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKの感光体ドラム21上に向けて発せられる。
一方、4つの感光体ドラム21(像担持体)は、それぞれ、図1の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム21の表面は、帯電部22との対向位置で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム21上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム21表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部2において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過する。レンズ4、5を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
書込み部2において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過する。レンズ4、5を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー6〜8で反射された後に、紙面左側から1番目のプロセスカートリッジ20Yの感光体ドラム21表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー3により、感光体ドラム21の回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部22にて帯電された後の感光体ドラム21上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー9〜11で反射された後に、紙面左から2番目のプロセスカートリッジ20Mの感光体ドラム21表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー12〜14で反射された後に、紙面左から3番目のプロセスカートリッジ20Cの感光体ドラム21表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー15で反射された後に、紙面左から4番目のプロセスカートリッジ20BKの感光体ドラム21表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム21表面は、それぞれ、現像装置23Y、23M、23C、23BKとの対向位置に達する。そして、各現像装置23Y、23M、23C、23BKから感光体ドラム21上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム21上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、複数のローラ部材28A〜28C、85に張架・支持された転写定着ベルト27との対向位置(1次転写部である。)に達する。ここで、それぞれの対向位置には、転写定着ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、転写定着ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像(トナー像)が、順次重ねて転写される(1次転写工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、複数のローラ部材28A〜28C、85に張架・支持された転写定着ベルト27との対向位置(1次転写部である。)に達する。ここで、それぞれの対向位置には、転写定着ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、転写定着ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像(トナー像)が、順次重ねて転写される(1次転写工程である。)。
そして、1次転写工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、クリーニング装置25との対向位置に達する。そして、クリーニング装置25で、感光体ドラム21上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
その後、感光体ドラム21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
他方、感光体ドラム21上の各色のトナー像が重ねて転写・担持された転写定着ベルト27の表面は、図中の矢印方向に走行して、加圧ローラ68(加圧部材)との当接位置(ニップ部である。)に達する。すなわち、1次転写部の位置で転写定着ベルト27に1次転写されたトナー像は、第1クリーニング装置81の位置、ヒータ88の位置を順次通過して、転写定着ベルト27と加圧ローラ68とのニップ部(転写定着部)に達する。ここで、本実施の形態における転写定着装置66は、従来のものとは異なり、転写定着ベルト27自体を直接的に加熱するヒータ88の加熱量が小さく設定されている。
そして、転写定着ベルト27上のトナー像Tは、ニップ部(転写定着部)にて、記録媒体Pの転写定着面(おもて面)に転写されるとともに定着される(転写・定着工程である。)。詳しくは、記録媒体Pの転写定着面がニップ部の直前で加熱装置67によって加熱されて、ニップ部にて転写定着面の熱によって、ヒータ88によって予め加熱されたトナー像がさらに加熱され溶融されるとともに、ニップ部の圧力によってトナー像が転写定着面に定着される。なお、転写定着装置66の構成・動作については、後で図2〜図4を用いてさらに詳しく説明する。
その後、転写定着ベルト27表面は、第2ベルトクリーニング部29の位置に達する。そして、転写定着ベルト27上の残トナー等の付着物が第2ベルトクリーニング装置29に回収されて、転写定着ベルト27上の一連の転写定着プロセスが完了する。
そして、転写定着ベルト27上のトナー像Tは、ニップ部(転写定着部)にて、記録媒体Pの転写定着面(おもて面)に転写されるとともに定着される(転写・定着工程である。)。詳しくは、記録媒体Pの転写定着面がニップ部の直前で加熱装置67によって加熱されて、ニップ部にて転写定着面の熱によって、ヒータ88によって予め加熱されたトナー像がさらに加熱され溶融されるとともに、ニップ部の圧力によってトナー像が転写定着面に定着される。なお、転写定着装置66の構成・動作については、後で図2〜図4を用いてさらに詳しく説明する。
その後、転写定着ベルト27表面は、第2ベルトクリーニング部29の位置に達する。そして、転写定着ベルト27上の残トナー等の付着物が第2ベルトクリーニング装置29に回収されて、転写定着ベルト27上の一連の転写定着プロセスが完了する。
ここで、転写定着装置66のニップ部に搬送される記録媒体Pは、給紙部61から搬送ガイド63、レジストローラ64、加熱装置67等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部61から、給紙ローラ62により給送された転写紙Pが、搬送ガイド63を通過した後に、レジストローラ64に導かれる。レジストローラ64に達した記録媒体Pは、転写定着ベルト27上のトナー像とタイミングを合わせて、転写定着ベルト27と加圧ローラ68とのニップ部(転写定着部)に向けて搬送される。このとき、ニップ部に向けて搬送される記録媒体Pは加熱装置67の伝熱板67b(図2を参照できる。)に案内されるとともに、ブラシ状ローラ91によって伝熱板67bに向けて付勢されながら、記録媒体Pの転写定着面のみが加熱装置67(伝熱板67b)によって加熱される。
その後、フルカラー画像が転写・定着された記録媒体Pは、排紙搬送経路を通過して、排紙ローラ80によって装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。なお、本実施の形態における画像形成装置は、記録媒体Pの搬送速度(又は、プロセス線速)が、300mm/秒程度に設定されている。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部61から、給紙ローラ62により給送された転写紙Pが、搬送ガイド63を通過した後に、レジストローラ64に導かれる。レジストローラ64に達した記録媒体Pは、転写定着ベルト27上のトナー像とタイミングを合わせて、転写定着ベルト27と加圧ローラ68とのニップ部(転写定着部)に向けて搬送される。このとき、ニップ部に向けて搬送される記録媒体Pは加熱装置67の伝熱板67b(図2を参照できる。)に案内されるとともに、ブラシ状ローラ91によって伝熱板67bに向けて付勢されながら、記録媒体Pの転写定着面のみが加熱装置67(伝熱板67b)によって加熱される。
その後、フルカラー画像が転写・定着された記録媒体Pは、排紙搬送経路を通過して、排紙ローラ80によって装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。なお、本実施の形態における画像形成装置は、記録媒体Pの搬送速度(又は、プロセス線速)が、300mm/秒程度に設定されている。
なお、本実施の形態において用いられるトナーは、低温定着に適したものであることが好ましい。具体的に、トナーの軟化点(1/2流出温度)は100℃程度であることが好ましい。
トナー結着樹脂としては、以下の組成のものを使用することができる。
例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、 スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレンーイソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体が挙げられる。
また、以下の樹脂を混合して使用することもできる。ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられる。この中で特に、ポリエステル樹脂を含有しているものは充分な定着性を得るために、好ましい。特に結晶性ポリエステル樹脂は、紙接触時に充分に軟化溶融し、定着強度とともに色再現性の高い画像形成が可能となる。ポリエステル樹脂は、アルコールとカルボン酸との縮重合によって得られるが、用いられるアルコールとはポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール等のジオール類、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリエキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA等のエーテル化ビスフェノル類、これらを炭素数3〜22の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した2価のアルコール単体、その他の2価のアルコール単体を挙げることができる。
また、ポリエステル樹脂を得るために用いられるカルボン酸としては、例えばマレイン酸、フマール酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、これらを炭素数3〜22の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した2価の有機酸単量体、これらの酸無水物、低級アルキルエステルとリノレイン酸の2量体、その他の2価の有機酸単量体を挙げることができる。
バインダー樹脂として用いるポリエステル樹脂を得るためには、以上の2官能性単量体のみによる重合体のみでなく、3官能以上の多官能性単量体による成分を含有する重合体を用いることも好適である。かかる多官能性単量体である3価以上の多価アルコール単量体としては、例えばソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−サルビタン、ペンタエスリトール、ジペンタエスリトール、トリペンタエスリトール、蔗糖、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1.3.5−トリヒドロキシメチルベンゼン、その他を挙げることができる。
また3価以上の多価カルボン酸単量体としては、例えば1,2,4−ペンゼントリカルボン酸、1,2,5−ペンゼントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、エンボール3量体酸、これらの酸無水物、その他を挙げることができる。
トナー結着樹脂としては、以下の組成のものを使用することができる。
例えば、ポリエステル、ポリスチレン、ポリp−クロロスチレン、ポリビニルトルエン等のスチレン及びその置換体の単重合体;スチレン−p−クロロスチレン共重合体、スチレン−プロピレン共重合体、スチレン−ビニルトルエン共重合体、スチレン−ビニルナフタリン共重合体、スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン−α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、 スチレン−ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン−ビニルメチルケトン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレンーイソプレン共重合体、スチレン−アクリロニトリル−インデン共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−マレイン酸エステル共重合体等のスチレン系共重合体が挙げられる。
また、以下の樹脂を混合して使用することもできる。ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックス等が挙げられる。この中で特に、ポリエステル樹脂を含有しているものは充分な定着性を得るために、好ましい。特に結晶性ポリエステル樹脂は、紙接触時に充分に軟化溶融し、定着強度とともに色再現性の高い画像形成が可能となる。ポリエステル樹脂は、アルコールとカルボン酸との縮重合によって得られるが、用いられるアルコールとはポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ブテンジオール等のジオール類、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビスフェノールA、水素添加ビスフェノールA、ポリエキシエチレン化ビスフェノールA、ポリオキシプロピレン化ビスフェノールA等のエーテル化ビスフェノル類、これらを炭素数3〜22の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した2価のアルコール単体、その他の2価のアルコール単体を挙げることができる。
また、ポリエステル樹脂を得るために用いられるカルボン酸としては、例えばマレイン酸、フマール酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバチン酸、マロン酸、これらを炭素数3〜22の飽和もしくは不飽和の炭化水素基で置換した2価の有機酸単量体、これらの酸無水物、低級アルキルエステルとリノレイン酸の2量体、その他の2価の有機酸単量体を挙げることができる。
バインダー樹脂として用いるポリエステル樹脂を得るためには、以上の2官能性単量体のみによる重合体のみでなく、3官能以上の多官能性単量体による成分を含有する重合体を用いることも好適である。かかる多官能性単量体である3価以上の多価アルコール単量体としては、例えばソルビトール、1,2,3,6−ヘキサンテトロール、1,4−サルビタン、ペンタエスリトール、ジペンタエスリトール、トリペンタエスリトール、蔗糖、1,2,4−ブタントリオール、1,2,5−ペンタントリオール、グリセロール、2−メチルプロパントリオール、2−メチル−1,2,4−ブタントリオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、1.3.5−トリヒドロキシメチルベンゼン、その他を挙げることができる。
また3価以上の多価カルボン酸単量体としては、例えば1,2,4−ペンゼントリカルボン酸、1,2,5−ペンゼントリカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、2,5,7−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ナフタレントリカルボン酸、1,2,4−ブタントリカルボン酸、1,2,5−ヘキサントリカルボン酸、1,3−ジカルボキシル−2−メチル−2−メチレンカルボキシプロパン、テトラ(メチレンカルボキシル)メタン、1,2,7,8−オクタンテトラカルボン酸、エンボール3量体酸、これらの酸無水物、その他を挙げることができる。
また、本実施の形態に用いるトナーには、転写定着工程時の転写定着ベルト27表面でのトナーの離型性を向上する目的で、離型剤を含有させることができる。離型剤として、公知のものをすべて使用できるが、特に脱遊離脂肪酸型カルナウバワックス、モンタンワックス及び酸化ライスワックス、エステルワックスを単独又は組み合わせて使用することができる。カルナウバワックスとしては、微結晶のものが良く、酸価が5以下であり、トナーバインダー中に分散したときの粒子径が1μm以下の粒径であるものが好ましい。モンタンワックスについては、一般に鉱物より精製されたモンタン系ワックスを指し、カルナウバワックス同様、微結晶であり、酸価が5〜14であることが好ましい。酸化ライスワックスは、米ぬかワックスを空気酸化したものであり、その酸価は10〜30が好ましい。各ワックスの酸価が各々の範囲未満であった場合、低温定着温度が上昇し低温定着化が不充分となる。逆に酸価が各々の範囲を超えた場合、コールドオフセット温度が上昇し低温定着化が不充分となる。ワックスの添加量としてはバインダー樹脂100重量部に対して1〜15重量部、好ましくは3〜10重量部の範囲で用いられる。1重量部未満では、その離型効果が薄く所望の効果が得られにくい。また、15重量部を超えた場合はキャリアへのスペントが顕著になる等の問題が生じる。
また、外添加剤として、トナーの流動性を向上させる目的で、シリカ、酸化チタン、アルミナ等、さらに必要に応じて脂肪酸金属塩類やポリフッ化ビニリデン等を添加しても良い。
特に、転写定着装置66は、トナーを充分に加熱することが可能であるため、サブミクロンの大粒径シリカ等の添加剤を比較的多量に用いても定着性や定着温度に影響を与えないため、流動性・転写性を考慮した外添処方が可能である。
また、外添加剤として、トナーの流動性を向上させる目的で、シリカ、酸化チタン、アルミナ等、さらに必要に応じて脂肪酸金属塩類やポリフッ化ビニリデン等を添加しても良い。
特に、転写定着装置66は、トナーを充分に加熱することが可能であるため、サブミクロンの大粒径シリカ等の添加剤を比較的多量に用いても定着性や定着温度に影響を与えないため、流動性・転写性を考慮した外添処方が可能である。
次に、図2〜図4にて、本実施の形態において特徴的な転写定着装置66について詳述する。
図2は、転写定着装置66の一部を示す拡大図である。図3は、加熱装置67を図2のX方向から幅方向にみた図である。図4は、転写定着ベルト27上にパッチパターンTP(画像調整用のトナー像)が形成された状態を示す斜視図である。
図2に示すように、転写定着装置66は、転写定着ベルト27、加圧部材としての加圧ローラ68、第1ベルトクリーニング装置81、第2ベルトクリーニング装置29、均しローラ85、加熱装置67、付勢部材としてのブラシ状ローラ91、ヒータ88、光学センサ87、等で構成される。
図2は、転写定着装置66の一部を示す拡大図である。図3は、加熱装置67を図2のX方向から幅方向にみた図である。図4は、転写定着ベルト27上にパッチパターンTP(画像調整用のトナー像)が形成された状態を示す斜視図である。
図2に示すように、転写定着装置66は、転写定着ベルト27、加圧部材としての加圧ローラ68、第1ベルトクリーニング装置81、第2ベルトクリーニング装置29、均しローラ85、加熱装置67、付勢部材としてのブラシ状ローラ91、ヒータ88、光学センサ87、等で構成される。
ここで、転写定着部材としての転写定着ベルト27は、基材(ベース層)上に、弾性層、離型層が順次形成された多層構造のエンドレスベルトである。基材(ベース層)は、層厚が80μmのポリイミド樹脂で形成されている。弾性層は、記録媒体P表面の凹凸に追従するためのものであって、層厚が200μmのシリコーンゴムで形成されている。離型層は、ベルト表面のトナーや紙粉に対する離型性を確保するためのものであって、層厚が10μmのフッ素樹脂で形成されている。
図1及び図2を参照して、転写定着ベルト27は、複数のローラ部材28A〜28C、85に張架・支持されている。
複数のローラ部材のうちの1つは、駆動ローラ28Aであって、転写定着ベルト27を駆動するためのものである。詳しくは、駆動ローラ28Aは、1次転写部100に対して転写定着ベルト27の走行方向下流側であってニップ部(転写定着部)に対して転写定着ベルト27の走行方向上流側に配設されている。駆動ローラ28Aは、その一端側の軸部が駆動モータ(不図示である。)に接続されていて、図2の反時計方向に回転することで、その外周面に巻装された転写定着ベルト27との摩擦抵抗によって転写定着ベルト27を図2の反時計方向に走行させる。
複数のローラ部材のうちの1つは、駆動ローラ28Aであって、転写定着ベルト27を駆動するためのものである。詳しくは、駆動ローラ28Aは、1次転写部100に対して転写定着ベルト27の走行方向下流側であってニップ部(転写定着部)に対して転写定着ベルト27の走行方向上流側に配設されている。駆動ローラ28Aは、その一端側の軸部が駆動モータ(不図示である。)に接続されていて、図2の反時計方向に回転することで、その外周面に巻装された転写定着ベルト27との摩擦抵抗によって転写定着ベルト27を図2の反時計方向に走行させる。
ここで、駆動ローラ28Aの位置には、転写定着ベルト27の外周面に対向するように第1ベルトクリーニング装置81が設置されている。
図2を参照して、第1ベルトクリーニング装置81は、クリーニング部材としてのクリーニングローラ82、クリーニングブレード83、等で構成されている。クリーニング部材としてのクリーニングローラ82は、転写定着ベルト27を介して駆動ローラ28Aに常に圧接するように構成されている(本実施の形態においてクリーニングローラ82の接離動作はおこなっていない。)。そして、クリーニングローラ82によって、転写定着ベルト27上に形成されたパッチパターンTP(画像調整用のトナー像である。)がクリーニングされることになる。また、クリーニングブレード83は、クリーニングローラ82に対してカウンタ方向に当接していて、クリーニングローラ82上に回収されたトナーをクリーニングローラ82から機械的に掻き取るためのものである。クリーニングブレード83によって掻き取られたトナーは、自重落下して第1ベルトクリーニング装置81内に回収される。
なお、第1ベルトクリーニング装置81の構成・動作については、後で図4を用いてさらに詳しく説明する。
図2を参照して、第1ベルトクリーニング装置81は、クリーニング部材としてのクリーニングローラ82、クリーニングブレード83、等で構成されている。クリーニング部材としてのクリーニングローラ82は、転写定着ベルト27を介して駆動ローラ28Aに常に圧接するように構成されている(本実施の形態においてクリーニングローラ82の接離動作はおこなっていない。)。そして、クリーニングローラ82によって、転写定着ベルト27上に形成されたパッチパターンTP(画像調整用のトナー像である。)がクリーニングされることになる。また、クリーニングブレード83は、クリーニングローラ82に対してカウンタ方向に当接していて、クリーニングローラ82上に回収されたトナーをクリーニングローラ82から機械的に掻き取るためのものである。クリーニングブレード83によって掻き取られたトナーは、自重落下して第1ベルトクリーニング装置81内に回収される。
なお、第1ベルトクリーニング装置81の構成・動作については、後で図4を用いてさらに詳しく説明する。
また、転写定着ベルト27の外周面に対向する位置であって、1次転写部100に対して転写定着ベルト27の走行方向下流側であって駆動ローラ28Aとクリーニングローラ82とのニップに対して転写定着ベルト27の走行方向上流側には、光学センサ87が設置されている(図4を参照して、幅方向両端部に2つの光学センサ87が設置されている。)。この光学センサ87は、発光素子と受光素子とで構成されていて、転写定着ベルト27上に形成されたパッチパターンTP(画像調整用のトナー像である。)の濃度や位置ずれを光学的に検知する。これについても、後で図4を用いてさらに詳しく説明する。
図1を参照して、転写定着ベルト27を張架・支持する複数のローラ部材のうちの1つは、従動ローラ28Cであって、転写定着ベルト27との摩擦抵抗によって図1の反時計方向に従動する。
ここで、従動ローラ28Cの位置には、転写定着ベルト27の外周面に対向するように第2ベルトクリーニング装置29が設置されている。第2ベルトクリーニング装置29には、第2のクリーニング部材としてのクリーニングブレード29aが設置されている。そして、クリーニングブレード29a(第2のクリーニング部材)によって、転写・定着工程後の転写定着ベルト27がクリーニングされる。すなわち、転写定着ベルト27上に形成された通常のトナー像T(画像形成用のトナー像である。)がニップ部で記録媒体P上に転写定着された後に、転写定着ベルト27上に残留するトナーがクリーニングブレード29aによって機械的に掻き取られる。クリーニングブレード29aによって掻き取られたトナーは、自重落下してベルト第2クリーニング装置29内に回収される。このように、ニップ部の位置を通過した後の転写定着ベルト27の表面をクリーニングするクリーニングブレード29aは、ニップ部(転写定着部)に対して転写定着ベルト27の走行方向下流側であって1次転写部100に対して転写定着ベルト27の走行方向上流側に配設されている。
ここで、従動ローラ28Cの位置には、転写定着ベルト27の外周面に対向するように第2ベルトクリーニング装置29が設置されている。第2ベルトクリーニング装置29には、第2のクリーニング部材としてのクリーニングブレード29aが設置されている。そして、クリーニングブレード29a(第2のクリーニング部材)によって、転写・定着工程後の転写定着ベルト27がクリーニングされる。すなわち、転写定着ベルト27上に形成された通常のトナー像T(画像形成用のトナー像である。)がニップ部で記録媒体P上に転写定着された後に、転写定着ベルト27上に残留するトナーがクリーニングブレード29aによって機械的に掻き取られる。クリーニングブレード29aによって掻き取られたトナーは、自重落下してベルト第2クリーニング装置29内に回収される。このように、ニップ部の位置を通過した後の転写定着ベルト27の表面をクリーニングするクリーニングブレード29aは、ニップ部(転写定着部)に対して転写定着ベルト27の走行方向下流側であって1次転写部100に対して転写定着ベルト27の走行方向上流側に配設されている。
図2を参照して、転写定着ベルト27を張架・支持する複数のローラ部材のうちの1つは、対向ローラ28Bであって、転写定着ベルト27との摩擦抵抗によって図2の反時計方向に従動する。対向ローラ28Bの位置には、転写定着ベルト27の外周面に対向するように加圧ローラ68(加圧部材)が設置されている。
ここで、加圧ローラ68は、アルミニウム等からなる円筒状の芯金上に表面層(離型層)が形成されたものであって、図2の時計方向に回転する。加圧ローラ68は、不図示の加圧機構によって、転写定着ベルト27を介して対向ローラ28Bに圧接する。こうして、加圧ローラ68と転写定着ベルト27との間に、所望のニップ部(転写定着部)が形成される。
加圧ローラ68の表面層としては、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(4フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、FEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、等を用いることができる。
ここで、加圧ローラ68は、アルミニウム等からなる円筒状の芯金上に表面層(離型層)が形成されたものであって、図2の時計方向に回転する。加圧ローラ68は、不図示の加圧機構によって、転写定着ベルト27を介して対向ローラ28Bに圧接する。こうして、加圧ローラ68と転写定着ベルト27との間に、所望のニップ部(転写定着部)が形成される。
加圧ローラ68の表面層としては、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(4フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)、FEP(テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体)、等を用いることができる。
加熱装置67は、転写定着装置66におけるニップ部の入口側の近傍に配設されている。加熱装置67は、加熱体67a、伝熱板67b、電極67c、等で構成される。
加熱体67aは、伝熱板67bと電極67cとに挟持されている。本実施の形態では、加熱体67aとして、所定のキューリー点に達すると抵抗が急激に上昇する抵抗発熱体を用いている。具体的に、加熱体67aとして、チタン酸バリウム系半導体磁器素体からなる正特性サーミスタを用いている。また、本実施の形態では、図3に示すように、加熱体67a(正特性サーミスタ)を幅方向に10個並設している。
伝熱板67b(伝熱部材)は、板厚が0.2mmのステンレス鋼板である。伝熱板67bは、レジストローラ64の近傍からニップ部の近傍にかけて延設されていて、ニップ部に向けて搬送される記録媒体Pを案内する案内板(ガイド板)として機能する。また、伝熱板67bは、ニップ部に向けて搬送される記録媒体Pの転写定着面(おもて面)に接触して、加熱体67aで発生した熱を記録媒体P(転写定着面)に伝熱する機能を有する。さらに、伝熱板67bには交流電源71が接続されていて、一方の電極としても機能することになる。
加熱体67aは、伝熱板67bと電極67cとに挟持されている。本実施の形態では、加熱体67aとして、所定のキューリー点に達すると抵抗が急激に上昇する抵抗発熱体を用いている。具体的に、加熱体67aとして、チタン酸バリウム系半導体磁器素体からなる正特性サーミスタを用いている。また、本実施の形態では、図3に示すように、加熱体67a(正特性サーミスタ)を幅方向に10個並設している。
伝熱板67b(伝熱部材)は、板厚が0.2mmのステンレス鋼板である。伝熱板67bは、レジストローラ64の近傍からニップ部の近傍にかけて延設されていて、ニップ部に向けて搬送される記録媒体Pを案内する案内板(ガイド板)として機能する。また、伝熱板67bは、ニップ部に向けて搬送される記録媒体Pの転写定着面(おもて面)に接触して、加熱体67aで発生した熱を記録媒体P(転写定着面)に伝熱する機能を有する。さらに、伝熱板67bには交流電源71が接続されていて、一方の電極としても機能することになる。
加熱体67aを挟持する電極67c及び伝熱板67bには、交流電源71が接続されていて、スイッチ72が接続されることにより加熱体67aの両端にAC100ボルトの電圧が印加される。これにより、加熱体67a内に電流が流れて加熱体67aが発熱することになる。さらには、加熱体67aの熱が伝熱板67bから記録媒体Pの転写定着面に伝えられる。
なお、本実施の形態では、伝熱板67bの材料として、熱伝導率が高く、同体積における熱容量が低く、比較的安価な銅を用いているために、加熱効率が高く比較的安価な加熱装置67を提供することができる。
なお、本実施の形態では、伝熱板67bの材料として、熱伝導率が高く、同体積における熱容量が低く、比較的安価な銅を用いているために、加熱効率が高く比較的安価な加熱装置67を提供することができる。
ここで、加熱体67aは、記録媒体Pの発火点よりも低いキューリー点を有するものを用いることが好ましい。これにより、加熱体67aは、その自己温度制御機能によって、記録媒体Pの発火点以上に昇温する不具合が抑止される。
具体的に、本実施の形態では、加熱体67aのキューリー点を200℃に設定している。これにより、加熱体67aの温度が200℃を超えたときに、電極67cと伝熱板67bとの間の抵抗が急激に上昇して、加熱体67a内に流れる電流が低下する。詳しくは、加熱体67aの温度が210℃のとき加熱体67a内に流れる電流は1/2に低下して、加熱体67aの温度が220℃のとき加熱体67a内に流れる電流は1/4に低下する。
このように構成された加熱体67aは、1200ワットの電力で6秒後に190〜200℃にまで昇温して、その後は自己温度制御機能により210℃以上に昇温することはない。加熱体67aを210℃以下で制御する場合には、図示しない温度センサを用いてPID制御等によって所望の温度に制御する。制御回路が故障しても、上述のように210℃以上にはなり得ないので安全性が確保される。また、本実施の形態では、幅方向に複数の加熱体67aを並設しているために、複数の加熱体67aによってそれぞれの自己温度制御がおこなわれて、幅方向の温度ムラを10℃以下にすることができる。
具体的に、本実施の形態では、加熱体67aのキューリー点を200℃に設定している。これにより、加熱体67aの温度が200℃を超えたときに、電極67cと伝熱板67bとの間の抵抗が急激に上昇して、加熱体67a内に流れる電流が低下する。詳しくは、加熱体67aの温度が210℃のとき加熱体67a内に流れる電流は1/2に低下して、加熱体67aの温度が220℃のとき加熱体67a内に流れる電流は1/4に低下する。
このように構成された加熱体67aは、1200ワットの電力で6秒後に190〜200℃にまで昇温して、その後は自己温度制御機能により210℃以上に昇温することはない。加熱体67aを210℃以下で制御する場合には、図示しない温度センサを用いてPID制御等によって所望の温度に制御する。制御回路が故障しても、上述のように210℃以上にはなり得ないので安全性が確保される。また、本実施の形態では、幅方向に複数の加熱体67aを並設しているために、複数の加熱体67aによってそれぞれの自己温度制御がおこなわれて、幅方向の温度ムラを10℃以下にすることができる。
このように構成された加熱装置67は、上述したように、転写・定着工程直前の記録媒体Pの転写定着面(おもて面)のみを加熱するものである。換言すると、加熱装置67は、記録媒体Pの裏面(転写定着面に対する裏面である。)が昇温する前に(おもて面から裏面に熱が伝達される前に)記録媒体Pがニップ部に搬送されるように転写定着面を加熱する。
本願発明者は、160℃に加熱された銅板(厚さ1mm)に記録媒体P(厚紙300g紙)を60msec接触させてその後に雰囲気温度40℃の空中に搬送(空走)したときの、記録媒体Pの転写定着面の温度変動をシミレーションした。その結果、銅板によって約140℃まで加熱された記録媒体Pが、雰囲気温度40℃の空中に10msec(搬送速度300mm/秒の場合、3mmの搬送距離に相当する。)搬送されるだけで110℃まで温度が低下するのがわかった。したがって、転写定着工程前の記録媒体Pの加熱効率を上げるためには、記録媒体を加熱する伝熱部材(伝熱板)をできる限りニップ部に近接させることが必要になる。
本実施の形態では、伝熱板67bを板状に形成して、その先端をできる限りニップ部に近づけるとともに、その搬送方向の長さをできる限り長く設定しているために、転写定着工程前の記録媒体Pの加熱効率を向上させることができる。
本実施の形態では、伝熱板67bを板状に形成して、その先端をできる限りニップ部に近づけるとともに、その搬送方向の長さをできる限り長く設定しているために、転写定着工程前の記録媒体Pの加熱効率を向上させることができる。
本願発明者は、ブラシ状部材91を設置せずに、伝熱板67bの加熱温度を140〜200℃に設定して、伝熱板67bから送出された後の記録媒体P(リコー社製「コピー用紙6200」)の転写定着面の温度変動を確認した。その結果、伝熱板67bから送出されてから0〜60msecでは記録媒体Pの転写定着面の温度低下が15℃以下であることがわかった。
ここで、本実施の形態における伝熱板67bは、記録媒体Pを案内する案内面(記録媒体Pに接触する面である。)に、フッ素樹脂粒子を含有するニッケルメッキが覆設されている。具体的には、ニッケルメッキの皮膜中に30vol%のPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)を分散させている。このようなコーティングは、析出状態の硬度がHv300程度であって通常の樹脂コーティングに比べて硬く、すべり性、耐摩耗性、離型性にも優れている。したがって、伝熱板67bにトナーや紙粉が付着する不具合を軽減できるとともに、伝熱板67bの耐久性を向上させることができる。
なお、伝熱板67bの案内面(記録媒体Pに接触する面である。)を、耐摩耗性が高いダイヤモンドライクカーボン(DLC)やグラファイトライクカーボン(GLC)で覆設することもできる。
なお、伝熱板67bの案内面(記録媒体Pに接触する面である。)を、耐摩耗性が高いダイヤモンドライクカーボン(DLC)やグラファイトライクカーボン(GLC)で覆設することもできる。
本実施の形態における加熱装置67は、記録媒体Pの転写定着面の温度が、ヒータ88によって補助的に加熱される転写定着ベルト27の表面温度よりも高くなるように、転写定着面を加熱している。すなわち、転写定着ベルト27に担持されたトナー像Tは、主として、ニップ部にて記録媒体Pから受ける熱により加熱・溶融されることになる。
本実施の形態では、記録媒体Pの転写定着面を加熱していて、出力画像上にて充分な光沢を得るための温度を独立して設定できるので、転写定着ベルト27の温度(定着設定温度)を低くできる。また、記録媒体Pは転写・定着工程の直前に加熱されるので、過剰に加熱されずに、トナーTと記録媒体Pとの密着性も必要以上に高められることはない。
すなわち、本実施の形態の構成によれば、低温定着が可能であって、装置のウォームアップ時間を短縮できて、省エネルギ化を向上させることができる。また、転写定着ベルト27への熱移動を抑制できるので、転写定着ベルト27の耐久性を向上させることができる。さらに、転写定着ベルト27の加熱温度が低減されるために、転写定着ベルト27の熱劣化を抑制できる。
本実施の形態では、記録媒体Pの転写定着面を加熱していて、出力画像上にて充分な光沢を得るための温度を独立して設定できるので、転写定着ベルト27の温度(定着設定温度)を低くできる。また、記録媒体Pは転写・定着工程の直前に加熱されるので、過剰に加熱されずに、トナーTと記録媒体Pとの密着性も必要以上に高められることはない。
すなわち、本実施の形態の構成によれば、低温定着が可能であって、装置のウォームアップ時間を短縮できて、省エネルギ化を向上させることができる。また、転写定着ベルト27への熱移動を抑制できるので、転写定着ベルト27の耐久性を向上させることができる。さらに、転写定着ベルト27の加熱温度が低減されるために、転写定着ベルト27の熱劣化を抑制できる。
また、本実施の形態における転写定着装置66は、伝熱板67bによってニップ部に案内される記録媒体Pを、ブラシ状ローラ91(付勢部材)によって伝熱板67bに押し付ける(付勢する)ように構成されている。このように構成することにより、伝熱板67bに対する記録媒体Pの密着力と密着時間が向上するために、伝熱板67bによって記録媒体Pの表面を確実に目標温度まで温度上昇させて、定着不良を抑制することが可能となる。
ここで、ブラシ状ローラ91は、芯金上に、ポリイミド繊維やアラミド繊維等が植毛されたブラシ布が螺旋状に巻回された耐熱性を有するローラ状部材であって、図2の時計方向に回転する。そして、レジストローラ64の位置を通過した記録媒体Pは、伝熱板67bに案内されて、ニップ部の直前で、ブラシ状ローラ91に付勢されて伝熱板67bに押し当てられながら、伝熱板67bによって加熱された後に、ニップ部に送入されることになる。
なお、本実施の形態におけるブラシ状ローラ91は、その外径が30mm、ブラシ毛の毛足長さが10mm、ブラシ毛の原糸太さが1330T/120F、ブラシ毛の密度が10万〜15万本/inch2に設定されている。また、ブラシ状ローラ91のブラシ毛は、上述のものに限定されることなく、フッ素樹脂や、耐熱性の樹脂や金属、又は、それらの表面に低摩耗材料をコーティングしたもの、等を用いることもできる。ブラシ状ローラ91に耐熱性をもたせることで、伝熱板67bの熱によってブラシ状ローラ91のブラシ毛が熱劣化する不具合を軽減することができる。
なお、本実施の形態におけるブラシ状ローラ91は、その外径が30mm、ブラシ毛の毛足長さが10mm、ブラシ毛の原糸太さが1330T/120F、ブラシ毛の密度が10万〜15万本/inch2に設定されている。また、ブラシ状ローラ91のブラシ毛は、上述のものに限定されることなく、フッ素樹脂や、耐熱性の樹脂や金属、又は、それらの表面に低摩耗材料をコーティングしたもの、等を用いることもできる。ブラシ状ローラ91に耐熱性をもたせることで、伝熱板67bの熱によってブラシ状ローラ91のブラシ毛が熱劣化する不具合を軽減することができる。
ブラシ状ローラ91は、記録媒体Pとの接触位置における線速度が記録媒体Pの搬送速度に対して同等以上になるように回転駆動されることが好ましい。すなわち、ブラシ状ローラ91は、記録媒体Pの搬送速度と等速又はそれ以上の速度で、図2の時計方向に回転することが好ましい。
このような構成により、記録媒体Pがブラシ状ローラ91と伝熱板67bとの接触位置に進入するときに、ブラシ状ローラ91に引っ掛かって搬送性が低下する不具合を防止することができる。なお、本実施の形態では、ブラシ状ローラ91の記録媒体Pとの接触位置における線速度が、記録媒体Pの搬送速度に対して1〜3%速くなるように設定されている。
このような構成により、記録媒体Pがブラシ状ローラ91と伝熱板67bとの接触位置に進入するときに、ブラシ状ローラ91に引っ掛かって搬送性が低下する不具合を防止することができる。なお、本実施の形態では、ブラシ状ローラ91の記録媒体Pとの接触位置における線速度が、記録媒体Pの搬送速度に対して1〜3%速くなるように設定されている。
また、付勢部材としてブラシ状ローラ91は、伝熱板67bに案内される記録媒体Pに複数個所で点接触又は線接触することになる。記録媒体Pとの接触面積を極力小さくして記録媒体Pを伝熱板67bに押圧することで、ブラシ状ローラ91の側に熱が移動して記録媒体Pの加熱効率が低下する不具合を抑止することができるとともに、記録媒体Pの搬送性が低下する不具合を抑止することができる。
なお、本実施の形態では、伝熱板67bに圧接するブラシ状ローラ91の加圧幅(ニップ幅)が3〜12mmになるように設定されている(3〜5kgf程度の加圧圧に相当する。)。
なお、本実施の形態では、伝熱板67bに圧接するブラシ状ローラ91の加圧幅(ニップ幅)が3〜12mmになるように設定されている(3〜5kgf程度の加圧圧に相当する。)。
このように、本実施の形態における転写定着装置66は、ヒータ88による転写定着ベルト27の加熱を最小限に抑えて、トナーの加熱・溶融に必要な熱量を、ニップ部に搬送される直前に記録媒体Pを効率的に加熱することで補足するものである。しかし、その場合に、加熱された記録媒体Pから転写定着ベルト27が多量かつ不均一な分布の熱を受けて、転写定着ベルト27の幅方向(記録媒体の搬送方向に直交する方向である。)に温度ムラが生じて、定着ムラやオフセット等の定着不良画像が発生しやすくなってしまう。
これに対して、本実施の形態では、図2に示すように、ニップ部を通過した後の転写定着ベルト27の表面の幅方向の温度分布を均一化する均しローラ85を設置している。
均しローラ85は、ニップ部に対して転写定着ベルト27の走行方向下流側に配設されたローラ部材であって、3つのローラ部材28A〜28Cとともに転写定着ベルト27を張架・支持する。均しローラ85は、ヒートパイプであって、その内部で熱を効率的に対流させることで、転写定着ベルト27表面の幅方向の温度分布を均一化する。これにより、転写定着ベルト27の加熱を最小限に抑えてニップ部に搬送される直前の記録媒体Pを加熱装置67によって加熱する場合であっても、定着ムラやオフセット等の定着不良が発生するのを抑止することができる。
これに対して、本実施の形態では、図2に示すように、ニップ部を通過した後の転写定着ベルト27の表面の幅方向の温度分布を均一化する均しローラ85を設置している。
均しローラ85は、ニップ部に対して転写定着ベルト27の走行方向下流側に配設されたローラ部材であって、3つのローラ部材28A〜28Cとともに転写定着ベルト27を張架・支持する。均しローラ85は、ヒートパイプであって、その内部で熱を効率的に対流させることで、転写定着ベルト27表面の幅方向の温度分布を均一化する。これにより、転写定着ベルト27の加熱を最小限に抑えてニップ部に搬送される直前の記録媒体Pを加熱装置67によって加熱する場合であっても、定着ムラやオフセット等の定着不良が発生するのを抑止することができる。
なお、本実施の形態では、加熱装置67の加熱体67aとして抵抗発熱体(正特性サーミスタ)を用いて伝熱板67bを加熱体67aによって加熱されるように構成した。これに対して、伝熱板67bを所定のキューリー点に達すると透磁率が低下する金属材料で形成して、伝熱板67bを電磁誘導により加熱することもできる。そして、このような場合にも、上述したものと同様の効果を得ることができる。
具体的に、加熱装置は、ニッケル、鉄等の整磁合金からなる板厚0.3mm程度の伝熱板と、伝熱板に対向する誘導コイル(加熱体)と、等で構成される。このような構成により、誘導コイルに20kHzの高周波電圧が印加されると、伝熱板が電磁誘導加熱されて、記録媒体Pの転写定着面に熱を伝えることになる。なお、伝熱板は、整磁合金中のニッケル成分の比率が40%程度に設定されていて、その温度が200℃(キューリー点)に達すると透磁率が急激に低下して電磁誘導加熱されなくなる。具体的に、このように構成された伝熱板は、1200ワットの電力で3秒後に190〜200℃にまで昇温して、その後は自己温度制御機能により210℃以上に昇温することはない。
具体的に、加熱装置は、ニッケル、鉄等の整磁合金からなる板厚0.3mm程度の伝熱板と、伝熱板に対向する誘導コイル(加熱体)と、等で構成される。このような構成により、誘導コイルに20kHzの高周波電圧が印加されると、伝熱板が電磁誘導加熱されて、記録媒体Pの転写定着面に熱を伝えることになる。なお、伝熱板は、整磁合金中のニッケル成分の比率が40%程度に設定されていて、その温度が200℃(キューリー点)に達すると透磁率が急激に低下して電磁誘導加熱されなくなる。具体的に、このように構成された伝熱板は、1200ワットの電力で3秒後に190〜200℃にまで昇温して、その後は自己温度制御機能により210℃以上に昇温することはない。
以下、図4を用いて、本実施の形態における転写定着装置66において特徴的な、第1ベルトクリーニング装置81の構成・動作について詳述する。
先に説明した通り、転写定着ベルト27を駆動する駆動ローラ28Aは、1次転写部100(図2を参照できる。)に対して転写定着ベルト27の走行方向下流側であってニップ部(転写定着部)に対して転写定着ベルト27の走行方向上流側に配設されている。そして、クリーニング部材としてのクリーニングローラ82は、転写定着ベルト27を介して駆動ローラ28Aに圧接するように構成されている(通常の画像形成時にも圧接した状態である。)。
先に説明した通り、転写定着ベルト27を駆動する駆動ローラ28Aは、1次転写部100(図2を参照できる。)に対して転写定着ベルト27の走行方向下流側であってニップ部(転写定着部)に対して転写定着ベルト27の走行方向上流側に配設されている。そして、クリーニング部材としてのクリーニングローラ82は、転写定着ベルト27を介して駆動ローラ28Aに圧接するように構成されている(通常の画像形成時にも圧接した状態である。)。
ここで、クリーニング部材としてのクリーニングローラ82は、転写定着ベルト27上に形成されたパッチパターンTP(画像調整用のトナー像である。)をクリーニングするためのものである。
詳しくは、転写定着ベルト27にパッチパターンTP(画像調整用のトナー像)を形成するとき(ウォーミングアップ時や待機時や紙間等におこなわれる画像調整時である。)には、そのパッチパターンTP(トナー像)に対してクリーニングローラ82の側への引力が作用するように、電源部110からクリーニングローラ82に所定の電圧(トナーの極性に対して逆極性の電圧である。)が印加される。これにより、転写定着ベルト27に形成されたパッチパターンTPは、クリーニングローラ82によって静電気的に転写定着ベルト27から除去される。なお、転写定着ベルト27上の画像調整用のトナー像TP(画像調整用パターン)は、先に説明した作像プロセスによって感光体ドラム21上に形成された後に1次転写部100で転写定着ベルト27に1次転写されたものであって、図4に示すような階調パターンの他、十字パターン、格子パターン、帯状パターン等のように種々の形態のものがある。
詳しくは、転写定着ベルト27にパッチパターンTP(画像調整用のトナー像)を形成するとき(ウォーミングアップ時や待機時や紙間等におこなわれる画像調整時である。)には、そのパッチパターンTP(トナー像)に対してクリーニングローラ82の側への引力が作用するように、電源部110からクリーニングローラ82に所定の電圧(トナーの極性に対して逆極性の電圧である。)が印加される。これにより、転写定着ベルト27に形成されたパッチパターンTPは、クリーニングローラ82によって静電気的に転写定着ベルト27から除去される。なお、転写定着ベルト27上の画像調整用のトナー像TP(画像調整用パターン)は、先に説明した作像プロセスによって感光体ドラム21上に形成された後に1次転写部100で転写定着ベルト27に1次転写されたものであって、図4に示すような階調パターンの他、十字パターン、格子パターン、帯状パターン等のように種々の形態のものがある。
これに対して、転写定着ベルト27に画像形成用のトナー像Tを形成するとき(先に説明した通常のカラー画像形成時である。)には、そのトナー像Tに対してクリーニングローラ82の側から斥力が作用するように、電源部110からクリーニングローラ82に所定の電圧(トナーの極性と同極性の電圧である。)が印加される。これにより、転写定着ベルト27に形成されたトナー像Tは、クリーニングローラ82によって静電気的に転写定着ベルト27から除去されることなく、転写定着ベルト27上に担持されたままクリーニングローラ82とのニップをすり抜けることになる。なお、このトナー像Tは、上述したように、その後にニップ部で記録媒体P上に転写定着されることになる。また、転写定着工程後に転写定着ベルト27上に残留したトナーは、第2ベルトクリーニング装置29によってクリーニングされることになる。
なお、本実施の形態では、電源部110からクリーニングローラ82に印加される電圧を調整して、画像調整時にはクリーニングローラ82の側からトナー像Tに引力を作用させて、通常の画像形成時にはクリーニングローラ82の側からトナー像Tに斥力を作用させた。これに対して、駆動ローラ28Aに電圧を印加したり、双方のローラ28A、82に電圧を印加したりすることで、画像調整時にはクリーニングローラ82の側からトナー像Tに引力を作用させて、通常の画像形成時にはクリーニングローラ82の側からトナー像Tに斥力を作用させることもできる。
ここで、本実施の形態におけるクリーニングローラ82は、外径が20mm程度であって、外周面が金属材料又はフッ素系樹脂で形成されている。具体的に、クリーニングローラ82は、全体が金属材料で形成されたもの、又は、その表面にPFAやPTFEやFEP等のフッ素系樹脂をコーティングしたものである。
このような構成により、転写定着ベルト27に圧接するクリーニングローラ82の耐摩耗性が高まるとともに、クリーニングブレード83によるクリーニングローラ82上のトナーの離型性(除去性)が高められる。
なお、クリーニングローラ82上にフッ素系樹脂をコーティングする場合に、耐磨耗性に優れたカーボン、ガラス繊維、セラミック、ポリイミドや、摺動性に優れたニ硫化モリブデン等の充填材を2〜20%加えることができる。また、機械的強度に優れた四フッ化エチレン・エチレン共重合体樹脂(ETFE)のように水素の半分をフッ素に置換した構造のフッ素系樹脂をクリーニングローラ82上にコーティングして、クリーニングローラ82の離型性(「水の接触角」で表すことができる。)を高めることもできる。
このような構成により、転写定着ベルト27に圧接するクリーニングローラ82の耐摩耗性が高まるとともに、クリーニングブレード83によるクリーニングローラ82上のトナーの離型性(除去性)が高められる。
なお、クリーニングローラ82上にフッ素系樹脂をコーティングする場合に、耐磨耗性に優れたカーボン、ガラス繊維、セラミック、ポリイミドや、摺動性に優れたニ硫化モリブデン等の充填材を2〜20%加えることができる。また、機械的強度に優れた四フッ化エチレン・エチレン共重合体樹脂(ETFE)のように水素の半分をフッ素に置換した構造のフッ素系樹脂をクリーニングローラ82上にコーティングして、クリーニングローラ82の離型性(「水の接触角」で表すことができる。)を高めることもできる。
また、本実施の形態では、クリーニングローラ82(クリーニング部材)の転写定着ベルト27に対する加圧力を、500gf程度に設定している。この加圧力は、1次転写部100における感光体ドラム21の転写定着ベルト27に対する当接力と同程度のものである。なお、クリーニングローラ82の加圧力は、転写定着ベルト27上に形成されるトナー像T(画像形成時のトナー像である。)を乱さない範囲で可変することができる。
また、本実施の形態において、クリーニングブレード83は、ポリウレタンゴムで形成されている。また、クリーニングブレード83のクリーニングローラ82に対する当接方向は、クリーニングローラ82の回転方向に対してカウンタ方向に設定されている。さらに、クリーニングローラ82に対するクリーニングブレード83の加圧力(線圧)は、20gf/cm程度に設定されている。
さらに、本実施の形態における駆動ローラ28Aは、外径が50mm、外周面の摩擦係数μ1が1、転写定着ベルト27の巻きかけ角度が145度に設定されている。
このような条件で、転写定着ベルト27は、駆動ローラ28Aによって良好に駆動させることになる。
また、本実施の形態において、クリーニングブレード83は、ポリウレタンゴムで形成されている。また、クリーニングブレード83のクリーニングローラ82に対する当接方向は、クリーニングローラ82の回転方向に対してカウンタ方向に設定されている。さらに、クリーニングローラ82に対するクリーニングブレード83の加圧力(線圧)は、20gf/cm程度に設定されている。
さらに、本実施の形態における駆動ローラ28Aは、外径が50mm、外周面の摩擦係数μ1が1、転写定着ベルト27の巻きかけ角度が145度に設定されている。
このような条件で、転写定着ベルト27は、駆動ローラ28Aによって良好に駆動させることになる。
以上述べたように、本実施の形態では、クリーニングローラ82(クリーニング部材)が、1次転写部100の下流側であって、転写定着工程がおこなわれるニップ部の上流側に、配設されているために、画像調整用のトナー像TP(パッチパターン)がクリーニング手段の位置に達する前に、ニップ部(転写定着部)の位置で、熱と圧力とによって転写定着ベルト27や加圧ローラ68に固着してしまう不具合が抑止される。すなわち、転写定着ベルト27上に形成されるパッチパターンTPを、不具合なく確実にクリーニングすることができる。したがって、出力画像上にクリーニング不良による異常画像が生じる不具合や、記録媒体Pの裏面にトナー汚れが生じる不具合が抑止される。
また、上述したクリーニングローラ82の位置に、転写定着ベルト27を挟み込むように、駆動ローラ28Aを配設しているために、転写定着ベルト27を安定的に駆動することができる。
詳しくは、記録媒体Pの先端がニップ部(転写定着ベルト27と加圧ローラ68との当接位置である。)に突入する瞬間と、記録媒体Pの後端がニップ部から送出される瞬間と、には、転写定着ベルト27の速度変動が生じやすい。そして、この速度変動によって、1次転写部100でおこなわれる1次転写工程においてショックジター(出力画像に転写定着ベルト27の走行方向に対応した方向の伸縮が生じる現象である。)が生じてしまう。このように転写定着ベルト27の速度変動が1次転写部100に影響しないようにするためには、駆動ローラ28Aからニップ部を通り従動ローラ28Cに至る範囲における転写定着ベルト27の張力が、1次転写部100における転写定着ベルト27の張力よりも小さくなるように、設定する必要がある。すなわち、1次転写部100における転写定着ベルト27の張力が常に大きくなって、それ以外の範囲が弱テンション部となるように設定して、転写定着部で生じた転写定着ベルト27の速度変動を弱テンション部で吸収するように構成する必要がある。
本実施の形態では、1次転写部100の上流側において、従動ローラ28Cとクリーニングブレード29a(第2ベルトクリーニング装置29)とで転写定着ベルト27を挟み込むようにして転写定着ベルト27の搬送方向に対して負荷を与えている。さらに、1次転写部100の下流側において、駆動ローラ28Aとクリーニングローラ82とによって転写定着ベルト27を挟み込むようにして充分な駆動力にて転写定着ベルト27を駆動している。したがって、1次転写部100における転写定着ベルト27の張力が常に大きくなって、それ以外の範囲が弱テンション部となり、転写定着ベルト27を充分な駆動力にて安定的に走行させることができる。これにより、出力画像上にショックジターが生じる等の不具合を未然に防止することができる。
詳しくは、記録媒体Pの先端がニップ部(転写定着ベルト27と加圧ローラ68との当接位置である。)に突入する瞬間と、記録媒体Pの後端がニップ部から送出される瞬間と、には、転写定着ベルト27の速度変動が生じやすい。そして、この速度変動によって、1次転写部100でおこなわれる1次転写工程においてショックジター(出力画像に転写定着ベルト27の走行方向に対応した方向の伸縮が生じる現象である。)が生じてしまう。このように転写定着ベルト27の速度変動が1次転写部100に影響しないようにするためには、駆動ローラ28Aからニップ部を通り従動ローラ28Cに至る範囲における転写定着ベルト27の張力が、1次転写部100における転写定着ベルト27の張力よりも小さくなるように、設定する必要がある。すなわち、1次転写部100における転写定着ベルト27の張力が常に大きくなって、それ以外の範囲が弱テンション部となるように設定して、転写定着部で生じた転写定着ベルト27の速度変動を弱テンション部で吸収するように構成する必要がある。
本実施の形態では、1次転写部100の上流側において、従動ローラ28Cとクリーニングブレード29a(第2ベルトクリーニング装置29)とで転写定着ベルト27を挟み込むようにして転写定着ベルト27の搬送方向に対して負荷を与えている。さらに、1次転写部100の下流側において、駆動ローラ28Aとクリーニングローラ82とによって転写定着ベルト27を挟み込むようにして充分な駆動力にて転写定着ベルト27を駆動している。したがって、1次転写部100における転写定着ベルト27の張力が常に大きくなって、それ以外の範囲が弱テンション部となり、転写定着ベルト27を充分な駆動力にて安定的に走行させることができる。これにより、出力画像上にショックジターが生じる等の不具合を未然に防止することができる。
なお、本実施の形態では、駆動ローラ28Aの外周面の摩擦係数をμ1として、クリーニングローラ82の外周面の摩擦係数をμ2としたときに、
μ1>μ2
なる関係が成立するように設定されている。
駆動ローラ28Aの表面摩擦係数μ1が低いと転写定着ベルト27を駆動させるために必要な駆動力を確保できない。したがって、転写定着ベルト27の駆動力を高めるように、駆動ローラ28Aの表面摩擦係数μ1は高いほうが好ましい。一方、クリーニングローラ82の表面摩擦係数μ2が高いと、クリーニングブレード83との摺接により鳴きや巻き込み等が生じてしまうため、クリーニングローラ82の表面摩擦係数μ2は低いほうがよい。これらの条件を満足するために、本実施の形態では、上式が成立するように双方のローラ28A、82の摩擦係数μ1、μ2の大小関係が設定されている。
μ1>μ2
なる関係が成立するように設定されている。
駆動ローラ28Aの表面摩擦係数μ1が低いと転写定着ベルト27を駆動させるために必要な駆動力を確保できない。したがって、転写定着ベルト27の駆動力を高めるように、駆動ローラ28Aの表面摩擦係数μ1は高いほうが好ましい。一方、クリーニングローラ82の表面摩擦係数μ2が高いと、クリーニングブレード83との摺接により鳴きや巻き込み等が生じてしまうため、クリーニングローラ82の表面摩擦係数μ2は低いほうがよい。これらの条件を満足するために、本実施の形態では、上式が成立するように双方のローラ28A、82の摩擦係数μ1、μ2の大小関係が設定されている。
以下、画像調整時の動作について簡単に説明する。
本実施の形態のようにタンデム型のカラー画像形成装置では、1次転写工程において4つの感光体ドラム21で形成された各色のトナー像が、転写定着ベルト27上に重ねて転写され、カラー合成される。したがって、各感光体ドラム21の配置や書込み部2の装置条件によって各色のトナー像間にずれが生じないように、書込み部2(露光部)から感光体ドラム21へのレーザ光の書込みタイミングを設定する。しかし、実際には、各部品の精度や感光体ドラム21へのレーザ光の書込みのバラツキの影響により、転写定着ベルト27上に重ねて形成される各色のトナー像に位置ずれが発生する。このために、各感光体ドラム21への潜像の書込みタイミングを調整するレジストレーションをおこなって、上述した位置ずれの補正をおこなっている。
本実施の形態のようにタンデム型のカラー画像形成装置では、1次転写工程において4つの感光体ドラム21で形成された各色のトナー像が、転写定着ベルト27上に重ねて転写され、カラー合成される。したがって、各感光体ドラム21の配置や書込み部2の装置条件によって各色のトナー像間にずれが生じないように、書込み部2(露光部)から感光体ドラム21へのレーザ光の書込みタイミングを設定する。しかし、実際には、各部品の精度や感光体ドラム21へのレーザ光の書込みのバラツキの影響により、転写定着ベルト27上に重ねて形成される各色のトナー像に位置ずれが発生する。このために、各感光体ドラム21への潜像の書込みタイミングを調整するレジストレーションをおこなって、上述した位置ずれの補正をおこなっている。
具体的に、位置ずれの補正は、次のようにおこなわれる。
まず、先に図1を用いて説明した作像プロセスによって4つ感光体ドラム21で形成したトナー像を転写定着ベルト上に1次転写して画像調整用のトナー像TP(位置合わせパターン)を形成する。その後、1次転写部100の下流側に配設された光学センサ87によって、画像調整用のトナー像TP(位置合わせパターン)における各色トナー像の位置ずれ量を検知する。詳しくは、装置全体が仕様通りに誤差なく動作するときに、各色の位置合わせパターンTPが転写定着ベルト27上において所定の位置関係で出力されるように設定しており、作成される位置合わせパターンTPに生じる所定の位置関係からの偏りを位置ずれ量として光学センサ87で光学的に検知する。その後、光学センサ87で検知した位置ずれ量の結果を、書込み部2にフィードバックして、各色の位置ずれ補正制御をおこなう。ここで、このような位置ずれ補正をおこなう際に用いる位置合わせパターンは、図4に示す階調パターンではなく、一般的に十字パターンや格子パターン等が用いられる。
まず、先に図1を用いて説明した作像プロセスによって4つ感光体ドラム21で形成したトナー像を転写定着ベルト上に1次転写して画像調整用のトナー像TP(位置合わせパターン)を形成する。その後、1次転写部100の下流側に配設された光学センサ87によって、画像調整用のトナー像TP(位置合わせパターン)における各色トナー像の位置ずれ量を検知する。詳しくは、装置全体が仕様通りに誤差なく動作するときに、各色の位置合わせパターンTPが転写定着ベルト27上において所定の位置関係で出力されるように設定しており、作成される位置合わせパターンTPに生じる所定の位置関係からの偏りを位置ずれ量として光学センサ87で光学的に検知する。その後、光学センサ87で検知した位置ずれ量の結果を、書込み部2にフィードバックして、各色の位置ずれ補正制御をおこなう。ここで、このような位置ずれ補正をおこなう際に用いる位置合わせパターンは、図4に示す階調パターンではなく、一般的に十字パターンや格子パターン等が用いられる。
なお、画像調整時には、上述した位置合わせパターンを用いた位置ずれ補正以外に、図4に示す階調パターンTPを用いた画像濃度調整や、帯状パターンを用いたクリーニング動作の調整、等をおこなうことができる。そして、本願発明では、それらの種々の調整制御(補正制御)をおこなうときに転写定着ベルト27上に形成されるパターンを総称して「画像調整用のトナー像TP」と呼んでいる。
そして、これらの「画像調整用のトナー像TP」は、そのパターンの形態に係らず、光学センサ87による読取り検知がおこなわれた後は、記録媒体Pへの転写定着をおこなうことなく、不要なものとして転写定着ベルト27から除去するべきものとなる。そして、画像調整用のトナー像TPが、ニップ部(転写定着部)の位置に達してしまうと、熱と圧力とによって転写定着ベルト27や加圧ローラ68に固着してしまう不具合が生じてしまう。
これに対して、本実施の形態では、1次転写部100(光学センサ87)の下流側であって、転写定着工程がおこなわれるニップ部の上流側にて、転写定着ベルト27上の画像調整用トナー像TP(光学センサ87によって検知された後のものである。)をクリーニングローラ82によって静電気的にクリーニングしているので、上述したような不具合が生じるのを抑止することができる。
そして、これらの「画像調整用のトナー像TP」は、そのパターンの形態に係らず、光学センサ87による読取り検知がおこなわれた後は、記録媒体Pへの転写定着をおこなうことなく、不要なものとして転写定着ベルト27から除去するべきものとなる。そして、画像調整用のトナー像TPが、ニップ部(転写定着部)の位置に達してしまうと、熱と圧力とによって転写定着ベルト27や加圧ローラ68に固着してしまう不具合が生じてしまう。
これに対して、本実施の形態では、1次転写部100(光学センサ87)の下流側であって、転写定着工程がおこなわれるニップ部の上流側にて、転写定着ベルト27上の画像調整用トナー像TP(光学センサ87によって検知された後のものである。)をクリーニングローラ82によって静電気的にクリーニングしているので、上述したような不具合が生じるのを抑止することができる。
なお、本実施の形態において、クリーニングローラ82(クリーニング部材)をヒートパイプとすることもできる。
具体的に、クリーニングローラ82の内部にヒートパイプ構造を形成する。転写定着工程は記録媒体Pに熱と圧力とを加えておこなうものであるため、転写定着工程時における転写定着ベルト27の温度はどの位置をとっても均一であることが望ましい。転写定着ベルト27に温度偏差が生じると、温度の違いによって記録媒体Pへの転写率が変わってしまう不具合や、部分的なホットオフセットによって定着不良画像が出力されてしまう不具合等が生じてしまう可能性がある。これに対して、転写定着部の上流側に配設されたクリーニングローラ82をヒートパイプとすることで、転写定着工程時における転写定着ベルト27の温度分布を均一化することができて、上述した不具合を確実に抑止することができる。
具体的に、クリーニングローラ82の内部にヒートパイプ構造を形成する。転写定着工程は記録媒体Pに熱と圧力とを加えておこなうものであるため、転写定着工程時における転写定着ベルト27の温度はどの位置をとっても均一であることが望ましい。転写定着ベルト27に温度偏差が生じると、温度の違いによって記録媒体Pへの転写率が変わってしまう不具合や、部分的なホットオフセットによって定着不良画像が出力されてしまう不具合等が生じてしまう可能性がある。これに対して、転写定着部の上流側に配設されたクリーニングローラ82をヒートパイプとすることで、転写定着工程時における転写定着ベルト27の温度分布を均一化することができて、上述した不具合を確実に抑止することができる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、転写定着ベルト27を張架して駆動する駆動ローラ28Aを1次転写部100の下流側であってニップ部(転写定着部)の上流側に設置するとともに、転写定着ベルト27上に形成される画像調整用のトナー像TPをクリーニングするクリーニングローラ82(クリーニング部材)を転写定着ベルト27を介して駆動ローラ28Aに圧接させている。これにより、転写定着ベルト27上に形成される画像調整用のトナー像TPを確実にクリーニングすることができるとともに、転写定着ベルト27の駆動を安定化させることができる。
なお、本実施の形態では、加熱装置67とヒータ88とが設置された転写定着装置66に対して本発明を適用したが、加熱装置67とヒータ88とのうちいずれか一方のみが設置された転写定着装置66(紙加熱のみをおこなう装置、又は、紙加熱をおこなわない装置、である。)に対しても、当然に本発明を適用することができる。
また、本実施の形態では、転写定着ベルト27の外周面に対向する位置にヒータ88(加熱手段)を設置したが、転写定着ベルト27の内周面に対向する位置にヒータ88(加熱手段)を設置することもできる。
そして、これらの場合であっても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、本実施の形態では、転写定着ベルト27の外周面に対向する位置にヒータ88(加熱手段)を設置したが、転写定着ベルト27の内周面に対向する位置にヒータ88(加熱手段)を設置することもできる。
そして、これらの場合であっても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。
1 画像形成装置本体(装置本体)、
27 転写定着ベルト(転写定着部材)、
28A 駆動ローラ(ローラ部材)、
28B、28C ローラ部材、
29 第2ベルトクリーニング装置、
29a クリーニングブレード(第2のクリーニング部材)、
66 転写定着装置、
67 加熱装置、 67a 加熱体、 67b 伝熱板、
68 加圧ローラ(加圧部材)、
81 第1ベルトクリーニング装置、
82 クリーニングローラ(クリーニング部材)、
83 クリーニングブレード、
87 光学センサ、
88 ヒータ、
91 ブラシ状ローラ(付勢部材)、
T トナー像(画像形成用のトナー像)、
TP パッチパターン(画像調整用のトナー像)、 P 記録媒体。
27 転写定着ベルト(転写定着部材)、
28A 駆動ローラ(ローラ部材)、
28B、28C ローラ部材、
29 第2ベルトクリーニング装置、
29a クリーニングブレード(第2のクリーニング部材)、
66 転写定着装置、
67 加熱装置、 67a 加熱体、 67b 伝熱板、
68 加圧ローラ(加圧部材)、
81 第1ベルトクリーニング装置、
82 クリーニングローラ(クリーニング部材)、
83 クリーニングブレード、
87 光学センサ、
88 ヒータ、
91 ブラシ状ローラ(付勢部材)、
T トナー像(画像形成用のトナー像)、
TP パッチパターン(画像調整用のトナー像)、 P 記録媒体。
Claims (9)
- 記録媒体にトナー像を転写するとともに定着する転写定着装置であって、
像担持体に対向する1次転写部で当該像担持体上に形成されたトナー像が転写されるとともに、複数のローラ部材に張架された転写定着ベルトと、
前記転写定着ベルトに圧接して記録媒体が搬送されるニップ部を形成する加圧部材と、
前記複数のローラ部材のうちの1つであって前記転写定着ベルトを駆動するとともに、前記1次転写部に対して前記転写定着ベルトの走行方向下流側であって前記ニップ部に対して前記転写定着ベルトの走行方向上流側に配設された駆動ローラと、
前記転写定着ベルトを介して前記駆動ローラに圧接するとともに、前記転写定着ベルト上に形成された画像調整用のトナー像をクリーニングするクリーニング部材と、
を備えたことを特徴とする転写定着装置。 - 前記転写定着ベルトに前記画像調整用のトナー像を形成するときには当該トナー像に対して前記クリーニング部材の側への引力が作用するように前記クリーニング部材又は/及び前記駆動ローラに所定の電圧を印加し、前記転写定着ベルトに画像形成用のトナー像を形成するときには当該トナー像に対して前記クリーニング部材の側から斥力が作用するように前記クリーニング部材又は/及び前記駆動ローラに所定の電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載の転写定着装置。
- 前記駆動ローラ及び前記クリーニング部材は、前記駆動ローラの外周面の摩擦係数をμ1として、前記クリーニング部材の外周面の摩擦係数をμ2としたときに、
μ1>μ2
なる関係が成立するように形成されたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の転写定着装置。 - 前記クリーニング部材は、外周面が金属材料又はフッ素系樹脂で形成されたクリーニングローラであることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の転写定着装置。
- 前記クリーニング部材は、ヒートパイプであることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の転写定着装置。
- 前記転写定着ベルトは、基材上に弾性層、離型層が積層されたものであることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の転写定着装置。
- 加熱体によって加熱されるとともに、前記ニップ部に向けて搬送される記録媒体を案内しながら当該記録媒体の転写定着面を加熱する伝熱板と、
前記伝熱板に案内される記録媒体を当該伝熱板に向けて付勢する付勢部材と、
を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の転写定着装置。 - 前記ニップ部の位置を通過した後の前記転写定着ベルトの表面をクリーニングする第2のクリーニング部材を、前記ニップ部に対して前記転写定着ベルトの走行方向下流側であって前記1次転写部に対して前記転写定着ベルトの走行方向上流側に配設したことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の転写定着装置。
- 請求項1〜請求項8のいずれかに記載の転写定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009152071A JP2011008064A (ja) | 2009-06-26 | 2009-06-26 | 転写定着装置及び画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2009152071A JP2011008064A (ja) | 2009-06-26 | 2009-06-26 | 転写定着装置及び画像形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011008064A true JP2011008064A (ja) | 2011-01-13 |
Family
ID=43564801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009152071A Pending JP2011008064A (ja) | 2009-06-26 | 2009-06-26 | 転写定着装置及び画像形成装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2011008064A (ja) |
-
2009
- 2009-06-26 JP JP2009152071A patent/JP2011008064A/ja active Pending
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