JP2012098353A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 適切な熱量を記録紙上のトナーに与えることで、光沢不良の発生を防止すること。
【解決手段】 サーマルヘッド２０１は、電流を印加されることで、定着器１６から搬送される記録紙Ｐを加熱することで、記録紙に光沢を付与する。画像形成装置１００に設けられたＣＰＵ５０２は、記録紙Ｐが定着器１６を通過してからサーマルヘッド２０１に到達するまでの時間が長くなるほど、サーマルヘッド２０１に印加する電流が多くなるように制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に、記録紙に形成された画像に光沢を付与する画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置として、例えば、第１の定着器の後段に第２の定着器を設け、第１の定着器を通過した記録紙を第２の定着器で再加熱することにより、光沢を付与する方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、この方式では、記録紙の全面に光沢を付与することが可能であるが、領域を限定して光沢を付与することができなかった。また、光沢を付与することを必要としない部分にまで熱を加えるので、消費電力が増大するという問題があった。

そこで、定着器の後工程に光沢付与手段としてのサーマルヘッドを用いて任意の領域を再加熱することにより、画像が形成されている領域に限定して光沢を付与する方式が用いられている（例えば、特許文献２参照）。

特開昭６３−１９２０６８号公報 特開２００７−５２１７５号公報、段落［００８０］

しかしながら、特許文献２の方式では、記録紙が定着器を通過してからサーマルヘッドに到達するまでの時間に拘わらず、サーマルヘッドに印加する電流値を一律に決められた値に設定していたため、光沢不良が生じる場合があった。

例えば、記録紙の紙種（普通紙、厚紙等）に応じて記録紙の搬送速度が変わる場合、紙種に応じて記録紙が定着器を通過してからサーマルヘッドに到達するまでの時間も変わる。記録紙がサーマルヘッドに到達するまでの時間が短い場合は、記録紙がサーマルヘッドに到達した時点において記録紙が多くの熱量を保持していることから、光沢付与に必要な熱量は少なくて済む。

一方、記録紙がサーマルヘッドに到達するまでの時間が長い場合は、定着器を通過して記録紙が搬送される間に定着器から与えられた熱が逃げ、トナーが少ない熱量しか保持していない状態で記録紙がサーマルヘッドに到達することになる。このため、光沢付与には多くの熱量を必要とする。

また、サーマルヘッドを有する光沢付与装置がオプションとして画像形成装置に接続される場合、光沢付与装置の機種によって定着器からサーマルヘッドまでの距離が変わり得る。したがって、この場合にも記録紙がサーマルヘッドへ到達するまでの時間が変わることになる。

にもかかわらず、サーマルヘッドに印加する電流値を一律に決められた値に設定すると、記録紙が定着器を通過してからサーマルヘッドに到達するまでの時間が短い場合は光沢過多となり、到達時間が長い場合は光沢不足となる。

そこで、本発明は、適切な熱量を記録紙上のトナーに与えることで、光沢不良の発生を防止することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、記録紙を給紙する給紙手段と、前記給紙手段により給紙された記録紙にトナー画像を転写する転写手段と、前記転写手段により記録紙に転写されたトナー画像を加熱する定着手段と、電流を印加されることで、前記定着手段から搬送される記録紙を加熱することで、記録紙に光沢を付与するサーマルヘッドと、前記サーマルヘッドに印加する電流を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、記録紙が前記定着手段を通過してから前記サーマルヘッドに到達するまでの時間が長くなるほど、前記サーマルヘッドに印加する電流が多くなるように制御することを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、適切な熱量を記録紙上のトナーに与えることで、光沢不良の発生を防止することができる。

画像形成装置１００の断面図である。 光沢付与装置５５の断面図である。 サーマルヘッド２０１のヘッド配置図である。 画像形成装置１００及び光沢付与装置５５の制御ブロック図である。 記録紙Ｐが定着器１６を通過してからの経過時間と、記録紙Ｐが保持している熱量との関係を示すグラフである。 記録紙Ｐが定着器１６を通過してからの経過時間と、サーマルヘッド２０１の印加電流との関係を示すテーブルをグラフ化した図である。 記録紙Ｐへの光沢付与動作を示すフローチャートである。

図１は、画像形成装置１００の断面図である。
画像形成装置１００は、イエロー色の画像を形成する画像形成部１Ｙと、マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１Ｍと、シアン色の画像を形成する画像形成部１Ｃと、ブラック色の画像を形成する画像形成部１Ｂｋの４つの画像形成部を備えている。

中間転写ベルト８の下方には、レーザースキャナユニット７が配置されており、各色の感光体２ａ（イエロー）、２ｂ（マゼンタ）、２ｃ（シアン）、２ｄ（ブラック）に各色の画像データに基づいて変調されたレーザ光を照射する。レーザ光の照射前には、それぞれ一次帯電器３ａ（イエロー）、３ｂ（マゼンタ）、３ｃ（シアン）、３ｄ（ブラック）にて、感光体２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの全面を帯電させた状態にしている。

現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、レーザースキャナユニット７によりレーザ光を照射された各色の感光体に各色のトナーを静電的に付着させる。各色の感光体に付着したトナーは、中間転写ベルト８に転写され、ベルトは図中Ａの方向に進行し、転写された各色のトナー画像は、二次転写ローラ１２にて、記録紙Ｐへと再度転写される。

さらにその下方に給紙ユニット１７、手差しマルチトレイ２０を配置し、記録紙Ｐの搬送パス１８、搬送ローラ１９、二次転写ローラ１２を縦に配置し、その上方に定着器１６を備えている。

定着器１６は、内部にヒータパターンを印刷したセラミック基板などの熱源を有する定着フィルム１６ａと、当該セラミック基板に定着フィルム１６ａをはさんで加圧される加圧ローラ１６ｂから構成される。

さらに、定着器１６の下流側には定着排紙ローラ２１、及び光沢付与装置５５が配置されている。記録紙Ｐの表裏面に画像を形成する場合には、定着排紙ローラ２１を逆回転することにより、片面の画像形成及び定着が終了した記録紙Ｐを両面搬送路２３へと搬送し、記録紙Ｐの裏面に再度画像形成を行うべく二次転写ローラ１２の方向へ再給紙する。

なお、記録紙センサ２４は、給紙ユニット１７や手差しマルチトレイ２０から給紙される記録紙Ｐ、及び両面搬送路２３から再給紙される記録紙Ｐを検知するためのセンサである。
光沢付与装置５５は、記録紙Ｐの任意の領域を再加熱して光沢を付与する装置である。光沢付与装置５５により記録紙Ｐへの光沢の付与が完了した後、記録紙Ｐは光沢付与装置５５から排紙トレイ２２へと排紙される。

図２は、光沢付与装置５５の断面図である。
記録紙センサ２１４（第１の記録紙検知手段）は、定着器１６の近傍に設けられ、定着器１６を通過した記録紙Ｐを検知する。定着排紙ローラ２１は、定着器１６の下流にあり、定着器１６から排出された記録紙Ｐを光沢付与装置５５へと搬送する。光沢付与装置５５に搬送されてきた記録紙Ｐは、サーマルヘッド２０１の近傍に設けられた記録紙センサ２１５（第２の記録紙検知手段）により検知される。

光沢付与装置５５には、サーマルヘッド２０１が設けられている。図３に示されるように、サーマルヘッド２０１の先端Ｈにはｎ個の発熱体（Ｈ１、Ｈ２、・・・、Ｈｎ）が設けられている。複数の発熱体（Ｈ１、Ｈ２、・・・、Ｈｎ）は、３００ｄｐｉの間隔で記録紙Ｐの幅の分だけ、およそ５０００個ライン状に並べられている。

有限長のフィルム２０２は、厚さが１０μｍ以下のフィルムであり、送り出しローラ２０４から送り出され、巻取りローラ２０５により巻き取られる構成になっている。サーマルヘッド２０１に対向する対向ローラ２０３は、記録紙Ｐの搬送を行う。分離板２０６は、フィルム２０２と記録紙Ｐとを分離する機能を持つ。

定着排紙ローラ２１から矢印方向に搬送されてきた記録紙Ｐは、フィルム２０２と対向ローラ２０３により形成されるニップ部を通過する。このとき、サーマルヘッド２０１がオンされた領域のみ搬送中の記録紙Ｐ上のトナー画像が再加熱され、光沢が付与された画像が形成される。再加熱された記録紙Ｐは、フィルム２０２と共に左方向に送り出される。記録紙Ｐは分離板２０６によりフィルム２０２と分離され、フィルム２０２が巻取りローラ２０５に巻き取られる一方、記録紙Ｐのみが光沢付与装置５５から排出される。
図４は、画像形成装置１００及び光沢付与装置５５の制御ブロック図である。

制御部５０１は、ＣＰＵ５０２、ＲＯＭ５０３、及びＲＡＭ５０４を有する。ＣＰＵ５０２は、画像形成装置１００全体を制御する制御回路である。ＲＯＭ５０３には、画像形成装置１００で実行する各種処理を制御するための制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ５０４は、ＣＰＵ５０２が動作するためのシステムワークメモリであり、また画像データを一時記憶するための画像メモリとしても機能する。

ＣＰＵ５０２は、外部のスキャナ、ＰＣ、及びＦＡＸ等の外部装置３００から画像データを受信し、画像形成装置１００を制御して記録紙Ｐへの画像形成動作を行う。また、ユーザは、操作部５０５上の入力キーを用いて、操作部５０５に設けられた表示部の表示の切り替えをＣＰＵ５０２に指示することができる。

また、ＣＰＵ５０２は、記録紙センサ２１４、記録紙センサ２１５からの信号に応じて、画像形成装置１００及び光沢付与装置５５の各部を制御する。
図５は、記録紙Ｐが定着器１６を通過してからの経過時間と、記録紙Ｐ（記録紙上のトナーを含む）が保持している熱量との関係を示すグラフである。

この図に示されるように、記録紙Ｐが定着器１６を通過した直後（時間０）の記録紙に残っている熱量はＰである。この際、トナーを再融解させるためには、Ｑ−Ｐの熱量をサーマルヘッド２０１により加える必要がある。ここで、Ｑは記録紙Ｐ上のトナーを融解させるために必要な熱量である。

定着器１６を通過してから時間が経過するにつれて、記録紙Ｐ上のトナーから徐々に熱が逃げていく。そして、記録紙Ｐが定着器１６を通過してから時間Ｓ１が経過すると、トナーに残っている熱量はＲ１となる。この際、トナーを再融解させるためには、Ｑ−Ｒ１の熱量をサーマルヘッド２０１により加える必要がある。

また、記録紙Ｐが定着器１６を通過してから時間Ｓ２以上経過してしまうと、トナーに残っている熱量はＲ２に収束する。この際、トナーを再融解させるためには、Ｑ−Ｒ２の熱量をサーマルヘッド２０１により加える必要がある。

つまり、記録紙Ｐが定着器１６を通過してからサーマルヘッド２０１に到達するまでの時間が短ければ短いほど、サーマルヘッド２０１の加熱電力を低減できる。すなわち、記録紙Ｐの搬送速度が速ければ速いほど、サーマルヘッド２０１の加熱電力を低減できる。

図６は、記録紙Ｐが定着器１６を通過してからの経過時間と、サーマルヘッド２０１の印加電流との関係を示すテーブルをグラフ化した図である。
この図に示されるテーブルは、ＲＯＭ５０３に予め記憶されている。すなわち、ＲＯＭ５０３には、記録紙Ｐが定着器１６を通過してからの経過時間と、サーマルヘッド２０１に印加する電流量との関係が、定着器１６の温度毎に記憶されている。なお、記録紙Ｐが普通紙のときの定着器１６の温度は１６０℃であり、記録紙Ｐが厚紙のときの定着器１６の温度は２００℃である。

このグラフから分かるように、横軸の経過時間が同じである場合、定着器１６の温度が２００℃のときよりも、１６０℃のときの方が、サーマルヘッド２０１に印加する電流量を多くする必要がある。

図７は、記録紙Ｐへの光沢付与動作を示すフローチャートである。
このフローチャートを実行するためのプログラムは、ＲＯＭ５０３に記憶されており、ＣＰＵ５０２により読み出されることにより実行される。

まず、ＣＰＵ５０２は、定着器１６を通過して搬送されてくる記録紙Ｐを記録紙センサ２１４が検知するまで待つ（Ｓ７０１）。記録紙センサ２１４が記録紙Ｐを検知したことに応じて、ＣＰＵ５０２は、記録紙Ｐの紙種を判別する（Ｓ７０２）。

記録紙Ｐの紙種が普通紙である場合は、定着器１６の温度は１６０℃に設定され、記録紙Ｐの搬送速度は３４８ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。一方、記録紙Ｐの紙種が厚紙である場合は、定着器１６の温度は２００℃に設定され、記録紙Ｐの搬送速度は１７４ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。

次に、ＣＰＵ５０２は、記録紙Ｐがサーマルヘッド２０１に到達するまでの時間を算出する（Ｓ７０３）。具体的には、記録紙センサ２１４からサーマルヘッド２０１までの距離を予めＲＯＭ５０３に記憶させておき、この距離と記録紙Ｐの搬送速度から、記録紙Ｐがサーマルヘッド２０１に到達するまでの時間を算出する。前述したように、記録紙Ｐの搬送速度は紙種によって異なることから、記録紙Ｐの紙種に応じて、記録紙Ｐがサーマルヘッド２０１に到達するまでの時間が変わることになる。

次に、ＣＰＵ５０２は、サーマルヘッド２０１の印加電流を算出する（Ｓ７０４）。具体的には、ＣＰＵ５０２は、ステップＳ７０２で判別された記録紙Ｐの紙種に基づいて、定着器１６に設定されている温度を判別する。そして、ＣＰＵ５０２は、判別された定着器１６の温度に対応する図６に示されるテーブルをＲＯＭ５０３から読み込み、このテーブルを参照して、ステップＳ７０３で算出された時間に対応する印加電流を算出する。

その後、ＣＰＵ５０２は、記録紙センサ２１５が記録紙Ｐを検知するまで待つ（Ｓ７０５）。記録紙センサ２１５が記録紙Ｐを検知したことに応じて、ＣＰＵ５０２は、ステップＳ７０４で算出された電流をサーマルヘッド２０１に印加することで、記録紙Ｐへの光沢付与動作を開始する（Ｓ７０６）。なお、サーマルヘッド２０１への電流印加から光沢付与に必要な温度まで上昇するのに要する最大時間は、記録紙Ｐが記録紙センサ２１５により検知されてからサーマルヘッド２０１に到達するまでの時間より短い。そして、ＣＰＵ５０２は、記録紙Ｐへの光沢付与動作が完了したことに応じて、このフローチャートによる制御を終了する。

なお、ここまでの制御は記録紙１枚に対する光沢付与動作の流れであるが、複数枚の記録紙がある場合には、図７のフローチャートを記録紙の枚数分繰り返すことになる。
また、ステップＳ７０３における、記録紙Ｐがサーマルヘッド２０１に到達するまでの時間の算出方法は、これに限られるものではない。例えば、記録紙センサ２１４による記録紙Ｐの検知タイミングから、記録紙センサ２１５による記録紙Ｐの検知タイミングまでに要した時間を、記録紙Ｐがサーマルヘッド２０１に到達するまでの時間として算出しても構わない。

以上で説明したように、本実施形態の画像形成装置によれば、適切な熱量を記録紙Ｐ上のトナーに与えることで、光沢不良の発生を防止することができる。

なお、上記の本実施形態では、画像形成装置１００としてタンデム型のカラー画像形成装置を一例として示したが、電子写真方式の画像形成装置であれば、この構成に限られるものではない。

１２ 二次転写ローラ（転写手段に対応）
１６ 定着器（定着手段に対応）
１７ 給紙ユニット（給紙手段に対応）
２０ マルチトレイ（給紙手段に対応）
５５ 光沢付与装置
１００ 画像形成装置
２０１ サーマルヘッド
２１４ 記録紙センサ（第１の記録紙検知手段に対応）
２１５ 記録紙センサ（第２の記録紙検知手段に対応）
２１６ 温度センサ（温度検知手段に対応）
５０２ ＣＰＵ（制御手段に対応）
５０３ ＲＯＭ（記憶手段に対応）

Claims (5)

1. 記録紙を給紙する給紙手段と、
   前記給紙手段により給紙された記録紙にトナー画像を転写する転写手段と、
   前記転写手段により記録紙に転写されたトナー画像を加熱する定着手段と、
   電流を印加されることで、前記定着手段から搬送される記録紙を加熱することで、記録紙に光沢を付与するサーマルヘッドと、
   前記サーマルヘッドに印加する電流を制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、記録紙が前記定着手段を通過してから前記サーマルヘッドに到達するまでの時間が長くなるほど、前記サーマルヘッドに印加する電流が多くなるように制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 記録紙が前記定着手段を通過してからの経過時間と、前記サーマルヘッドに印加する電流との関係を示すデータを記憶する記憶手段を更に有し、
   前記制御手段は、前記記憶手段を参照することで、記録紙が前記定着手段を通過してから前記サーマルヘッドに到達するまでの時間に基づき、前記サーマルヘッドに印加する電流を算出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記記憶手段は、前記定着手段の温度と、記録紙が前記定着手段を通過してからの経過時間と、前記サーマルヘッドに印加する電流との関係を示すデータを記憶し、
   前記制御手段は、記録紙の紙種に応じて前記定着手段の温度を判別し、前記記憶手段を参照することで、判別された前記定着手段の温度と、記録紙が前記定着手段を通過してから前記サーマルヘッドに到達するまでの時間とに基づき、前記サーマルヘッドに印加する電流を算出することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記定着手段から前記サーマルヘッドまでの距離と、前記記録紙の搬送速度とに基づいて、記録紙が前記定着手段を通過してから前記サーマルヘッドに到達するまでの時間を算出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記定着手段の近傍に設けられた第１の記録紙検知手段の検知タイミングと、前記サーマルヘッドの近傍に設けられた第２の記録紙検知手段の検知タイミングとに基づいて、記録紙が前記定着手段を通過してから前記サーマルヘッドに到達するまでの時間を算出す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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