JP2011247940A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な構成のオイル塗布方法で未定着トナー像の定着後の印字品質が安定し且つオイル塗布ローラの耐久性が向上する定着装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】熱伝導無端ベルト61は定着出口61bから受熱開始部61cまでの間で熱量が低く、発熱ローラ58への巻き付きを開始する受熱開始部61cから定着進入口61aまでの間が熱量が高い。CPU35は記録媒体66が矢印aのようにベルト式定着装置27内に搬入されると、未定着トナー像の印字内容を判断し、オイル不要の印字内容である場合は非塗布位置63bへオイル塗布ローラ63を移動させ、オイル塗布が少量必要の場合は軽塗布位置63cにオイル塗布ローラ63を移動させ、オイル塗布が多量必要の場合は重塗布位置63dにオイル塗布ローラ63を移動させる。
【選択図】図5

Description

本発明は、簡単な構成のオイル塗布方法で未定着トナー像の定着後の印字品質が安定し且つオイル塗布ローラの耐久性が向上する定着装置を備えた画像形成装置に関する。
従来、トナーを用い電子写真方式で画像を印刷(以下、印字ともいう)する画像形成装置がある。このような画像形成装置は、単数または複数の感光体に光書込みによって静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像化(現像)し、その現像したトナー像を用紙等の記録媒体に転写し、その転写画像に熱と圧とを加えて記録媒体に定着させて画像を形成する。
このような画像形成装置における定着装置として従来は主に加熱ローラと加圧ローラからなる圧熱ローラ対方式が用いられていた。しかし、圧熱ローラ対方式による定着は、定着温度の立ち上がりが遅いという問題があり、この問題を解決するために、ベルト方式の定着装置が実用化されている。
一般に、ベルト定着方式の定着ベルトは、加熱ローラと定着駆動ローラに架け渡されている。そして、定着ベルトを薄く構成し且つ加熱ローラの外周肉厚を薄くすることによって、極めて立ち上がりの速い定着機能を発揮することができる。
ところで、ベルト定着方式に限らず、定着装置の定着部から排出される記録媒体は定着されたトナー像が定着部側に張り付く場合があるので、ベルト定着方式の場合は定着ベルトに、圧熱ローラ対方式の場合は加熱ローラ側に予め離型性のオイルを塗布する必要があった。
このようなオイル塗布の例としては、オイル塗布ローラによるオイル塗布量が所定の値になるようなオイル塗布ローラの回転速度が算出され、この情報に基づいてモータ速度制御装置によりオイル塗布ローラの回転速度を制御する方法が提案されている。(例えば、特許文献1、2参照。)
特開2006−267941号公報 特開2001−276697号公報
しかしながら、特許文献1、2の従来技術では、いずれもオイル塗布ローラは、定着ベルト又は定着加熱ローラに接する中間回転体に常時接触して回転しながらオイルを供給しており、定着装置が停止した場合もオイル供給の状態が持続しており、これではオイル塗布ローラの劣化を増進させて、その耐久化が困難になるという解決すべき課題がある。
また、オイル塗布量の増減には、中間回転体を設けたりオイル塗布量検出装置を設けてオイル塗布ローラの回転速度を制御する駆動モータを設けたりして装置が複雑になり、装置コストの低減化を妨げる要因になるという解決すべき課題がある。
上記の課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、未定着トナー像を担持する記録媒体に熱及び圧を付与して上記未定着トナー像を上記記録媒体に定着するベルト式定着装置を備えた画像形成装置において、上記ベルト式定着装置は、発熱ローラと、熱定着ローラと、上記発熱ローラと上記熱定着ローラとに掛け渡された熱伝導無端ベルトと、該熱伝導無端ベルトを介して上記熱定着ローラに圧接する押圧ローラと、上記熱伝導無端ベルトに離型性のオイルを供給すべく該熱伝導無端ベルトに離接するオイル塗布ローラとを有し、該オイル塗布ローラは、上記ベルト式定着装置が停止している場合、又は上記未定着トナー像がオイル不要の印字内容である場合は上記熱伝導無端ベルトから離隔し、上記未定着トナー像がオイル必要の印字内容である場合は上記熱伝導無端ベルトに接触する、ように構成される。
この画像形成装置において、上記オイル塗布ローラは、上記未定着トナー像がオイルを必要とする印字内容であるとき、例えば、オイルが少量必要な印字内容の場合は上記オイル塗布ローラを上記熱伝導無端ベルトの低温領域に接触し、オイルを多量に必要とする印字内容の場合は上記熱伝導無端ベルトの高温領域に接触してオイル供給量を増量させる、ように構成される。
本発明は、熱伝導無端ベルトにオイルが不要のときはオイル塗布ローラを熱伝導無端ベルトから離隔するので、オイル塗布ローラを無用に動作させることがなく、オイル塗布ローラの耐久性が向上するという効果を奏する。
また、本発明は、熱伝導無端ベルトにオイルが必要であるとき、オイル塗布ローラは、未定着トナー像の印字内容に適したオイル塗布量で選択的に熱伝導無端ベルトへの接触位置を変えてオイル塗布を行うので、簡単な構成でオイル塗布量を加減でき、未定着トナー像の定着後の印字品質が安定するという効果を奏する。
本発明の実施例1に係るフルカラー画像形成装置(プリンタ)の内部構成を説明する断面図である。 実施例1に係るプリンタの制御装置を含む回路ブロック図である。 実施例1に係るプリンタにおけるベルト式定着装置のより詳細な構成を説明するための断面図である。 実施例1に係るプリンタにおけるベルト式定着装置の筐体と4枚のガイド板を取り除いた内部の構成のみを示す断面図である。 実施例2に係るベルト式定着装置の筐体と4枚のガイド板を取り除いた内部の構成のみを示す断面図である。 図5のオイル塗布ローラの移動を離接機構を介して制御するCPUによる制御の動作を説明するフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図1は、本発明の実施例1に係るフルカラー画像形成装置(以下、単にプリンタという)の内部構成を説明する断面図である。図1に示すプリンタ1は、電子写真式で二次転写方式のタンデム型のカラー画像形成装置であり、画像形成部2、中間転写ベルトユニット3、給紙部4、及び両面印刷用搬送ユニット5で構成されている。
上記画像形成部2は、同図の右から左へ4個の画像形成ユニット6(6M、6C、6Y、6K)を多段式に並設した構成からなる。
上記4個の画像形成ユニット6のうち上流側(図の右側)の3個の画像形成ユニット6M、6C及び6Yは、それぞれ減法混色の三原色であるマゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)の色トナーによるモノカラー画像を形成し、画像形成ユニット6Kは、主として文字や画像の暗黒部分等に用いられるブラック(K)トナーによるモノクロ画像を形成する。
上記の各画像形成ユニット6は、トナー容器(トナーカートリッジ)に収納されたトナーの色を除き全て同じ構成である。したがって、以下ブラック(K)用の画像形成ユニット6Kを例にしてその構成を説明する。
画像形成ユニット6は、最下部に感光体ドラム7を備えている。この感光体ドラム7は、その周面が例えば有機光導電性材料で構成されている。この感光体ドラム7の周面近傍を取り巻いて、クリーナ8、帯電ローラ9、光書込ヘッド11、及び現像器12の現像ローラ13が配置されている。
現像器12は、上部のトナー容器に同図にはM、C、Y、Kで示すようにマゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、ブラック(K)のいずれかの現像剤(トナー)を収容し、中間部には下部へのトナー補給機構を備えている。
また、現像器12の下部には側面開口部に上述した現像ローラ13を備え、内部にはトナー撹拌部材、現像ローラ13にトナーを供給するトナー供給ローラ、現像ローラ13上のトナー層を一定の層厚に規制するドクターブレード等を備えている。
中間転写ベルトユニット3は、本体装置のほぼ中央で図の左右のほぼ端から端まで扁平なループ状になって延在する無端状の中間転写ベルト14と、この中間転写ベルト14を掛け渡されて中間転写ベルト14を図の反時計回り方向に循環移動させるベルト駆動ローラ15と従動ローラ16を備えている。
上記の中間転写ベルト14は、トナー像を直接ベルト面に転写(一次転写)されて、そのトナー像を更に記録媒体(以下、用紙ともいう)に転写(二次転写)すべく用紙への転写位置まで搬送するので、ここではユニット全体を中間転写ベルトユニットといっている。
この中間転写ベルトユニット3は、上記扁平なループ状の中間転写ベルト14のループ内にベルト位置制御機構17を備えている。ベルト位置制御機構17は、中間転写ベルト14を介して感光体ドラム7の下部周面に押圧する導電性発泡スポンジから成る一次転写ローラ18を備えている。
ベルト位置制御機構17は、マゼンタ(M)、シアン(C)及びイエロー(Y)の3個の画像形成ユニット6M、6C及び6Yに対応する3個の一次転写ローラ18を鉤型の支持軸を中心に同一周期で回転移動させる。
そして、ベルト位置制御機構17は、ブラック(K)の画像形成ユニット6Kに対応する1個の一次転写ローラ18を上記3個の一次転写ローラ18の周期と異なる回転移動周期で回転移動させて中間転写ベルト14を感光体ドラム7から離接させる。
すなわち、ベルト位置制御機構17は、中間転写ベルトユニット3の中間転写ベルト14の位置を、フルカラーモード(4個全部の一次転写ローラ18が中間転写ベルト14に当接)、モノクロモード(画像形成ユニット6Kに対応する一次転写ローラ18のみが中間転写ベルト14に当接)、及び全非転写モード(4個全部の一次転写ローラ18が中間転写ベルト14から離れる)に切換える。
上記の中間転写ベルトユニット3には、上面部のベルト移動方向最上流側の画像形成ユニット6Mの更に上流側に、ベルトクリーニング部34が配置され、ベルト下面部には、ほぼ全面に沿い付けるように平らで薄型の廃トナー回収容器19が着脱自在に配置されている。
給紙部4は、上下2段に配置された2個の給紙カセット21を備え、2個の給紙カセット21の給紙口(図の右方)近傍には、それぞれ用紙取出ローラ22、給送ローラ23、捌きローラ24、待機搬送ローラ対25が配置されている。
待機搬送ローラ対25の用紙搬送方向(図の鉛直上方向)には、中間転写ベルト14を介して従動ローラ16に圧接する二次転写ローラ26が配設されて、用紙への二次転写部を形成している。
この二次転写部の下流(図では上方)側には本発明に成るベルト式定着装置27が配置されている。このベルト式定着装置27については詳しくは後述する。
ベルト式定着装置27の更に下流側には、定着後の用紙をベルト式定着装置27から搬出する搬出ローラ対28、及びその搬出される用紙を装置上面に形成されている排紙トレー29に排紙する排紙ローラ対31が配設されている。
両面印刷用搬送ユニット5は、上記搬出ローラ対28と排紙ローラ対31との中間部の搬送路から図の右横方向に分岐した開始返送路32a、それから下方に曲がる中間返送路32b、更に上記とは反対の左横方向に曲がって最終的に返送用紙を反転させる終端返送路32c、及びこれらの返送路の途中に配置された4組の返送ローラ対33a、33b、33c、33dを備えている。
上記終端返送路32cの出口は、給紙部4の下方の給紙カセット21に対応する待機搬送ローラ対25への搬送路に連絡している。また、本例において中間転写ベルトユニット3の上面部には、前述したベルトクリーニング部34が配置されている。そして、ベルト下面部には、平らで薄型の廃トナー回収容器20が着脱自在に配置されている。
ベルトクリーニング部34は、中間転写ベルト14の上面に当接して廃トナーを擦り取って除去して、図示を省略したベルトクリーナユニットの一時貯留部に溜め込み、その溜め込まれた廃トナーを搬送スクリューにより落下筒内を上部まで搬送し、落下筒を介して廃トナー回収容器20に送り込んでいる。
図1に示すように、このプリンタ1は、用紙に直接トナー像を転写する方式ではなく、待機搬送ローラ対25により二次転写部まで鉛直方向に搬送される用紙に中間転写ベルト14を介してトナー像を転写する方式となっている。
図2は、上記のプリンタ1の制御装置を含む回路ブロック図である。図2に示すように回路ブロックは、CPU(central processing unit)35を中心にして、このCPU35に、それぞれデータバスを介してインターフェイスコントローラ(I/F_CONT)36及びプリンタコントローラ(PR_CONT)37が接続されている。PR_CONT37にはプリンタ印字部38が接続されている。
また、CPU35には、ROM(read only memory)39、EEPROM(electrically erasable programmable ROM)41、本体操作部の操作パネル42、及び各部に配置されたセンサからの出力が入力されるセンサ部43が接続されている。
ROM39には、システムプログラムが記憶され、CPU35は、このシステムプログラムに従って各部を制御して処理を行う。
すなわち、各部において、先ず、I/F_CONT36は、例えばパーソナルコンピュータ等のホスト機器から供給される印字データをビットマップデータに変換し、フレームメモリ44に展開する。フレームメモリ44は、ブラック(K)、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)ごとに記憶エリアが設定されており、各色のデータが対応するエリアに展開される。
フレームメモリ44に展開されたデータはPR_CONT37に出力され、PR_CONT37からプリンタ印字部38に出力される。
プリンタ印字部38は、エンジン部であり、PR_CONT37からの制御の下で、図1に示した感光体ドラム7、一次転写ローラ18等を含む不図示の回転駆動系、帯電ローラ9、光書込ヘッド11等の被駆動部を有する画像形成部、中間転写ユニット3の上下移動や転写ベルト14の回転を駆動する不図示の駆動部を備えている。
更に、プリンタ印字部38は、ベルト式定着装置27のベルト駆動を行うベルト駆動部45や、ベルト式定着装置27の後述するオイル塗布ローラが定着ベルトに離接する離接機構46を備えている。離接機構46は、特には図示しないが、機械的および電磁的な機構ならびに位置センサからなる駆動ユニットを備えている。
更に、プリンタ印字部38は、用紙取出ローラ22〜排紙ローラ対31等の回転駆動される各部からなる搬送機構、発熱駆動及び回転駆動されるベルト式定着装置27などのプロセス負荷への駆動出力を制御する。
そして、PR_CONT37から出力されたブラック(K)、マゼンダ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)の各色のデータは、プリンタ印字部38からそれぞれ対応する図1に示した光書込ヘッド11に供給される。
図3は、上記構成のプリンタ1におけるベルト式定着装置27の、より詳細な構成を説明するための断面図である。尚、同図には、ベルト式定着装置27と共に、その近傍の他部材から成る構成である中間転写ベルト14、従動ローラ16、テンションローラ47、二次転写ローラ26、ガイド48も示している。
ベルト式定着装置27は、全体を断熱性の筐体49に囲まれて下部に搬入口51、上部に搬出口52を形成されている。搬入口51に続く内部には左ガイド板53と右ガイド板54が設けられ、搬出口52に通ずる内部には左ガイド板55と右ガイド板56が設けられている。
これら搬入口51のガイド板と搬出口52のガイド板との間には、例えばハロゲンランプ等の発熱部57を内蔵した発熱ローラ58、熱定着ローラ59、発熱ローラ58と熱定着ローラ59とに掛け渡された熱伝導無端ベルト61、熱伝導無端ベルト61を介して熱定着ローラ59に圧接する押圧ローラ62、及び熱伝導無端ベルト61に離型性のオイルを供給すべく該熱伝導無端ベルト61に離接するオイル塗布ローラ63を備えている。
上記の押圧ローラ57、熱伝導無端ベルト56、熱定着ローラ55との圧接部によって、未定着トナー像を記録媒体に定着する定着部64が形成されている。
従動ローラ16が中間転写ベルト14を介して従動ローラ16に圧接する二次転写部65を通過してトナー像を二次転写された記録媒体は、ガイド48に案内されて矢印aに示すように、ベルト式定着装置27の搬入口51へ、やや右寄り気味で搬入される。
図の左側面に未定着のトナー像を転写されている記録媒体は、その未定着トナー像を他部材に接触させないように転写トナー像の反対側面を右ガイド板54に案内されながら転写部64に進入する。
図4は、ベルト式定着装置27の筐体49と4枚のガイド板(53、54、55、56)を取り除いた内部の構成のみを示す断面図である。上述したオイル塗布ローラ63は、図4の両方向矢印bで示すように、熱伝導無端ベルト56に対し、塗布位置63aと非塗布位置63bとの間を離接する。
矢印aで示すように搬入されて定着部64に進入する記録媒体66に対し、定着部64は記録媒体66の未定着トナー像を記録媒体66に定着させる。このときオイル塗布ローラ63は、未定着トナー像がオイル不要の印字内容である場合は、非塗布位置63bへ移動して熱伝導無端ベルト61から離隔する。
尚、ベルト式定着装置27が停止している場合も同様にオイル塗布ローラ63は非塗布位置63bへ移動して熱伝導無端ベルト61から離隔する。
一方、オイル塗布ローラ63は、未定着トナー像がオイル必要の印字内容である場合は、塗布位置63aへ移動して熱伝導無端ベルトに接触する。
このように、実施例1によれば、熱伝導無端ベルト61にオイルが不要のときは、オイル塗布ローラ63を熱伝導無端ベルト61から離隔するので、オイル塗布ローラ63を無用に動作させることがなく、オイル塗布ローラ63の耐久性が向上する。
上記の実施例1ではオイル塗布ローラ63が熱伝導無端ベルト61に対し単純に離接するだけであったが、実施例2では、オイル塗布ローラ63が熱伝導無端ベルト61に接触するときは、トナー像の印字状態に応じて少なくとも2通りの位置で接触する。
図5は、実施例2に係るベルト式定着装置の筐体と4枚のガイド板を取り除いた内部の構成のみを示す断面図である。
尚、図5に示す本例のベルト式定着装置は、離接機構46によるオイル塗布ローラの移動方法が異なるだけで、他の構成部材は図4の場合と同一であるので、図4と同一の番号を付与して示している。また、本体装置のプリンタ、制御装置を含む回路ブロック図、ベルト式定着装置のより詳細な構成等は、実施例1の場合と同様である。
図5において、熱伝導無端ベルト61は、定着部64の定着進入口61aから定着出口61bでトナー像定着のために熱を奪われるので、定着出口61bから受熱開始部61cまでの間で熱量が低く、発熱ローラ58への巻き付きを開始する受熱開始部61cから定着進入口61aまでの間が熱量が高い。
ここで、離接機構46によるオイル塗布ローラ63の移動位置は、熱伝導無端ベルト61から離隔した非塗布位置63bと、熱伝導無端ベルト61の定着出口61bから受熱開始部61cまでの間の熱量が低い位置に接触する軽塗布位置63cと、熱伝導無端ベルト61の受熱開始部61cの熱量が高い位置に接触する重塗布位置63dの3通りに制御される。
図6は、図5のオイル塗布ローラ63(63b、63c、63d)の移動において、その移動を離接機構46を介して制御するCPU35による制御の動作を説明するフローチャートである。
図5において、矢印aで示すように搬入されて定着部64に進入する記録媒体66に対し、CPU35は、図6に示すように、先ず記録媒体66における未定着トナー像の印字条件を判断する(ステップS1)。
この判断は、不図示のホスト機器からプリンタ1に送信されてきた印字条件から、文字のみの印字か、画像を含む印字か、画像であれば印字ドットの密度は所定の基準密度に対し密であるか疎であるか、などの判断である。
この判断に基づいて、次に、CPU35は、オイル塗布ローラ63による熱伝導無端ベルト61へのオイル塗布量を決定する(ステップS2)。すなわち、未定着トナー像がオイル不要の印字内容である場合は「オイル無し」と決定する。その場合は、非塗布位置63bへオイル塗布ローラ63を移動させる(ステップS3)。
他方、未定着トナー像がオイルを必要とする印字内容である場合は、CPU35は更に判断を加えて、オイル塗布を少量必要とすると判断した場合は、オイル塗布ローラ63を、熱伝導無端ベルト61の低温領域である軽塗布位置63cに移動させる(ステップS4)。
上記の更なる判断で、CPU35は、オイル塗布を多量に必要とすると判断した場合は、オイル塗布ローラ63を、熱伝導無端ベルト61の高温領域である重塗布位置63dに移動させる(ステップS5)。
ここで、オイル塗布ローラ63による熱伝導無端ベルト61へのオイル供給量の可変はオイル塗布ローラ63の加熱の程度によって行っている。すなわち、軽塗布位置63cでの接触では、熱伝導無端ベルト61の温度が低いのでオイルの粘性はそれほど低くはならず、通常のオイル供給量となる。
一方、重塗布位置63dでの接触では、高温になっている位置での熱伝導無端ベルト61への接触であるので、オイルの粘性が低下して、通常よりも多くのオイルが供給される。
このように、実施例2によれば、未定着トナー像の印字内容に適したオイル塗布量で選択的に熱伝導無端ベルトへの接触位置を変えてオイル塗布を行うので、簡単な構成でオイル塗布量を「無し」、「少量」、「多量」の3通りに分けて加減でき、未定着トナー像の定着後の印字品質が安定する。
本発明は、簡単な構成のオイル塗布方法で定着後の印字品質が安定し且つオイル塗布ローラの耐久性が向上する定着装置を備えた画像形成装置に利用することができる。
1 画像形成装置(プリンタ)
2 画像形成部2、
3 中間転写ベルトユニット
4 給紙部
5 両面印刷用搬送ユニット
6(6M、6C、6Y、6K) 画像形成ユニット
7(7m、7c、7y、7k) 感光体ドラム
8 クリーナ
9 帯電ローラ
11 光書込ヘッド
12 現像器
13 現像ローラ
14 中間転写ベルト
15 駆動ローラ
16 従動ローラ
17 ベルト位置制御機構
18 一次転写ローラ
18a、18b 回転軸の両端部
19 供給ローラ
20 廃トナー回収容器
21 給紙カセット
22 用紙取出ローラ
23 給送ローラ
24 捌きローラ
25 待機搬送ローラ対
26 二次転写ローラ
27 ベルト式定着装置
28 搬出ローラ対
29 排紙トレー
31 排紙ローラ対
32a 開始返送路
32b 中間返送路
32c 終端返送路
33a、33b、33c、33d 返送ローラ対
34 ベルトクリーニング部
35 CPU(central processing unit)
36 インターフェイスコントローラ(I/F_CONT)
37 プリンタコントローラ(PR_CONT)
38 プリンタ印字部
39 ROM(read only memory)
41 EEPROM(electrically erasable programmable ROM)
42 操作パネル
43 センサ部
44 フレームメモリ
45 ベルト駆動部
46 離接機構
47 テンションローラ
48 ガイド
49 筐体
51 搬入口
52 搬出口
53、55 左ガイド板
54、56 右ガイド板
57 発熱部
58 発熱ローラ
59 熱定着ローラ
61 熱伝導無端ベルト
62 押圧ローラ
63 オイル塗布ローラ
63a 塗布位置
63b 非塗布位置
63c 軽塗布位置
63d 重塗布位置
64 定着部
65 二次転写部

Claims (2)

  1. 未定着トナー像を担持する記録媒体に熱及び圧を付与して前記未定着トナー像を前記記録媒体に定着するベルト式定着装置を備える画像形成装置において、
    前記ベルト式定着装置は、発熱ローラと、熱定着ローラと、前記発熱ローラと前記熱定着ローラとに掛け渡された熱伝導無端ベルトと、該熱伝導無端ベルトを介して前記熱定着ローラに圧接する押圧ローラと、前記熱伝導無端ベルトに離型性のオイルを供給すべく該熱伝導無端ベルトに離接するオイル塗布ローラとを有し、
    該オイル塗布ローラは、前記ベルト式定着装置が停止している場合、又は前記未定着トナー像がオイル不要の印字内容である場合は前記熱伝導無端ベルトから離隔し、前記未定着トナー像がオイル必要の印字内容である場合は前記熱伝導無端ベルトに接触する、
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記オイル塗布ローラは、前記未定着トナー像がオイルを必要とする印字内容であるとき、オイルが少量必要な印字内容の場合は前記オイル塗布ローラを前記熱伝導無端ベルトの低温領域に接触し、オイルを多量に必要とする印字内容の場合は前記熱伝導無端ベルトの高温領域に接触してオイル供給量を増量させる、ことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
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