JP2013205431A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、定着装置および画像形成装置に関し、用紙上に、光沢が調整された定着トナー像を形成する。
【解決手段】
一対の回転部材６１１，６１２を備えた定着器６１と、定着器６１よりも搬送方向下流側において用紙上に定着されたトナー像の光沢度を測定する光沢度測定器６２と、光沢度測定器６２で測定された光沢度に基づいて、定着器によりあらかじめ定められた光沢度を持つ定着トナー像が得られるように、一対の回転部材のうちの用紙Ｐの第１面に接する第１の回転部材６１１の、用紙Ｐの第１面に対する裏面である第２面に接する第２の回転部材６１２に対する相対速度を求める回転速度演算部６３と、第２の回転部材６１２を回転駆動するとともに、第１の回転部材６１１が回転速度演算部６３で求められた相対的な回転速度で回転するように第１の回転部材６１１を回転駆動する回転駆動部６４とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

特許文献１には、記録材上のトナーを加熱、加圧して記録材上に定着させる装置において、記録材がその装置内にない場合に、定着部材表面の移動速度を加圧部材表面の移動速度に対し速度差を持たせることが開示されている。

特開２００２−４０８６０号公報

本発明は、用紙上に、光沢が調整された定着トナー像を形成する定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１は、未定着トナー像を保持して搬送されてきた用紙をさらに搬送する方向にそれぞれが回転し用紙を互いの間に挟んで加熱および加圧することにより未定着トナー像を用紙上に定着して用紙をさらに搬送方向下流側に送り出す一対の回転部材を備えた定着器と、
定着器よりも搬送方向下流側において用紙上に定着されたトナー像の光沢度を測定する光沢度測定器と、
光沢度測定器で測定された光沢度に基づいて、定着器によりあらかじめ定められた光沢度を持つ定着トナー像が得られるように、一対の回転部材のうちの用紙の第１面に接する第１の回転部材の、用紙の第１面に対する裏面である第２面に接する第２の回転部材に対する相対速度を求める速度演算部と、
第２の回転部材を回転駆動するとともに、第１の回転部材が回転速度演算部で求められた相対的な回転速度で回転するように第１の回転部材を回転駆動する回転駆動部とを有する定着装置である。

請求項２は、未定着トナー像を形成しその未定着トナー像を用紙に転写する像形成部と、
用紙に転写された未定着トナー像を用紙上に定着する定着部とを有し、
上記定着部が、
未定着トナー像を保持して搬送されてきた用紙をさらに搬送する方向にそれぞれが回転し用紙を互いの間に挟んで加熱および加圧することにより未定着トナー像を用紙上に定着して用紙をさらに搬送方向下流側に送り出す一対の回転部材を備えた定着器と、
定着器よりも搬送方向下流側において用紙上に定着されたトナー像の光沢度を測定する光沢度測定器と、
光沢度測定器で測定された光沢度に基づいて、定着器によりあらかじめ定められた光沢度を持つ定着トナー像が得られるように、一対の回転部材のうちの用紙の第１面に接する第１の回転部材の、用紙の第１面に対する裏面である第２面に接する第２の回転部材に対する相対速度を求める速度演算部と、
第２の回転部材を回転駆動するとともに、第１の回転部材が回転速度演算部で求められた相対的な回転速度で回転するように第１の回転部材を回転駆動する回転駆動部とを有する画像形成装置である。

請求項３は、請求項２記載の画像形成装置において、上記像形成部が、光沢度測定用に図案化された未定着トナー像を形成する図案形成手段を有し、光沢度測定器は、図案形成手段により形成された未定着トナー像に由来する定着トナー像の光沢度を測定するものであることを特徴とする。

請求項１の定着装置および請求項２の画像形成装置によれば、用紙上に、光沢が調整された定着トナー像が形成される。

請求項３の画像形成装置によれば、本構成を有しない場合と比べ、光沢度の調整が容易である。

本発明の画像形成装置の一実施形態を示す構成図である。 図１に示す画像形成装置１に組み込まれた定着装置の構成図である。 この定着装置を通過中の用紙を上方から見て示した平面図である。 用紙上のトナー像に僅かにずれを生じさせたときのずれの長さに対する光沢度の変化を示した図である。 演算部のメモリに記憶されているテーブルの内容を表わした図である。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態を示す構成図である。

図１に示す画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色毎に画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを並列的に配置してなるタンデム型のカラープリンタであり、単色の画像をプリントすることができるほか、４色のトナー像からなるフルカラーの画像をプリントすることができる。トナーカートリッジ１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋには、ＹＭＣＫ各色のトナーが収容されている。

４つの画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、ほぼ同様の構成を有しているため、これらを代表してイエローに対応する画像形成部１０Ｙを取り上げて説明する。画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１１Ｙ、帯電装置１２Ｙ、露光装置１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、一次転写装置１５Ｙ、および感光体クリーナ１６Ｙを備えている。画像形成部１０Ｙのうち、感光体ドラム１１Ｙ、帯電装置１２Ｙ、および現像装置１４Ｙは、プロセスカートリッジＣＲに備えられている。プロセスカートリッジＣＲは、画像形成装置１の本体１Ｈに対し着脱自在に装着される。

感光体ドラム１１Ｙは円筒状の基体表面に感光層が設けられたものであり、表面に形成される像を保持して円筒の軸周りである矢印Ａ方向に回転する。帯電装置１２Ｙ、露光装置１３Ｙ、現像装置１４Ｙ、一次転写装置１５Ｙ、および感光体クリーナ１６Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの周囲に矢印Ａの向きの順に配置されている。

帯電装置１２Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面を帯電させる装置である。この実施形態における帯電装置１２Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面に接触する帯電ロールである。帯電装置１２Ｙには電圧が印加されており、接触する感光体ドラム１１Ｙの表面を帯電させる。露光装置１３Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面を露光光で露光して、感光体ドラム１１Ｙの表面に静電潜像を形成する装置である。この露光装置１３Ｙは、画像形成装置１外部から供給される画像信号に応じたレーザ光を発光し、そのレーザ光で感光体ドラム１１Ｙを走査する。現像装置１４Ｙは、現像剤を用いて感光体ドラム１１Ｙの表面に形成された静電潜像を現像して、感光体ドラム１１Ｙの表面に未定着のトナー像を形成する。現像装置１４Ｙにはトナーカートリッジ１８Ｙからトナーが供給される。現像装置１４Ｙは、磁性キャリアとトナーが混合された現像剤を撹拌することでトナーおよび磁性キャリアを帯電し、帯電したトナーで感光体ドラム１１Ｙ表面を現像する。一次転写装置１５Ｙは、中間転写ベルト３０を挟んで感光体ドラム１１Ｙに対向したロールである。一次転写装置１５Ｙは、感光体ドラム１１Ｙに対する電圧が印加されることで、感光体ドラム１１Ｙ上のトナー像を中間転写ベルト３０に転写する。感光体クリーナ１６Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの表面の、一次転写装置１５Ｙで転写が行われた部分に残ったトナー等の不要物を除去することによって、感光体ドラム１１Ｙの表面を清掃する。

画像形成装置１には、制御部１Ａ、中間転写ベルト３０、定着装置６０、および用紙搬送部８０も備えられている。制御部１Ａは、この画像形成装置１の全体の制御を担っている。中間転写ベルト３０は、ベルト支持ロール３１〜３５に架け渡された無端のベルトである。中間転写ベルト３０は、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、および二次転写装置５０を経由する矢印Ｂの方向に循環移動する。中間転写ベルト３０には、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋから各色のトナー像が転写される。中間転写ベルト３０は、これら各色のトナー像を保持しながら移動する。

二次転写装置５０は、ベルト支持ロール３１〜３５の一つであるバックアップロール３４との間に中間転写ベルト３０および用紙Ｐを挟んで回転するロールである。二次転写装置５０は、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧が印加されることで、中間転写ベルト３０上のトナー像を用紙Ｐに転写する。

定着装置６０は、トナー像を用紙Ｐ上に定着させる装置である。定着装置６０は、加熱ロール６１１および加圧ロール６１２からなる定着器６１を備えており、加熱ロール６１１内には加熱器が配置されている。加熱ロール６１１および加圧ロール６１２は、定着前の未定着トナー像を保持して搬送されてきた用紙Ｐをさらに搬送する方向にそれぞれが回転しその用紙Ｐを互いに間に挟んで加熱および加圧する。定着器６１では、このようにして、その未定着トナー像が用紙Ｐ上に定着されてその用紙Ｐがさらに搬送方向下流側に送り出される。

用紙搬送部８０は、用紙収容器Ｔに収容された用紙Ｐを取り出す取出ロール８１、取り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール８２、用紙Ｐを二次転写装置５０に搬送するレジストレーションロール８４、および、用紙Ｐを外部に排出する排出ロール８６を備えている。用紙搬送部８０は、用紙Ｐを、二次転写装置５０および定着装置６０を経由する用紙搬送路Ｒに沿って搬送する。

図１に示す画像形成装置１の基本動作を説明すると、イエローの画像形成部１０Ｙでは、感光体ドラム１１Ｙが矢印Ａ方向に回転駆動され、感光体ドラム１１Ｙの表面が帯電装置１２Ｙによって帯電される。露光装置１３Ｙは、感光体ドラム１１Ｙに、画像信号中の各色に対応するデータに応じた露光光をそれぞれ照射する。露光装置１３Ｙは、外部から供給される画像信号のうちのイエローに対応する画像信号に基づく露光光を感光体ドラム１１Ｙの表面に照射することで、感光体ドラム１１Ｙの表面に静電潜像を形成する。現像装置１４Ｙには、トナーカートリッジ１８Ｙからイエローのトナーが供給される。現像装置１４Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの静電潜像をトナーで現像することで、トナー像を形成する。感光体ドラム１１Ｙは、表面に形成されたイエローのトナー像を保持して回転する。感光体ドラム１１Ｙの表面に形成されたトナー像は、一次転写装置１５Ｙによって中間転写ベルト３０に転写される。転写後、感光体ドラム１１Ｙに残留したトナーは、感光体クリーナ１６Ｙによって除去される。

中間転写ベルト３０は、矢印Ｂ方向に巡回移動している。イエロー以外の色に対応する画像形成部１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、画像形成部１０Ｙと同様、それぞれの色に対応するトナー像を形成し、中間転写ベルト３０に、画像形成部１０Ｙで転写されたトナー像に重ねて、それぞれの色のトナー像を転写していく。

用紙収容器Ｔからは、用紙Ｐが取出ロール８１によって取り出される。用紙Ｐは、搬送ロール８２およびレジストレーションロール８４によって、用紙搬送路Ｒを二次転写装置５０に向かう矢印Ｃ方向に搬送される。レジストレーションロール８４は、用紙Ｐを、中間転写ベルト３０上にトナー像が転写されるタイミングに基づいて二次転写装置５０に送り込む。二次転写装置５０は、中間転写ベルト３０のトナー像を用紙Ｐに転写する。トナー像が転写された用紙Ｐは二次転写装置５０から定着装置６０に搬送され、用紙Ｐ上に転写されたトナー像がその用紙Ｐに定着される。このようにして、用紙Ｐ上に画像が形成される。画像が形成された用紙Ｐは排出ロール８６によって画像形成装置１の外部に排出される。二次転写装置５０による転写後、中間転写ベルト３０に残留したトナーは、ベルトクリーナ９０によって除去される。

図２は、図１に示す画像形成装置１に組み込まれた定着装置の構成図である。また、図３は、この定着装置を通過中の用紙を上方から見て示した平面図である。

図２に示すように、この定着装置６０は、図１にも示した、加熱ロール６１１および加圧ロール６１２からなる定着器６１、光沢度センサ６２、および演算部６３を備えておりさらに図１では図示省略した、回転駆動装置６４を備えている。

ここで、加熱ロール６１１および加圧ロール６１２は、本発明にいう定着器を構成する一対の回転部材の一例に相当し、また、加熱ロール６１１および加圧ロール６１２は、本発明にいう一対の回転部材のうちの、それぞれ第１の回転部材および第２の回転部材の各一例に相当する。また、図２，図３に示す光沢度センサ６２は、本発明にいう光沢度測定器の一例に相当し、演算部６３は本発明にいう回転速度演算部の一例に相当する。さらに、図４に示す回転駆動装置６４は、加熱ロール６１１を回転駆動する第１の駆動装置６４１と加圧ロール６１２を回転駆動する第２の駆動装置６４２とからなる。これら第１および第２の駆動装置６４１，６４２を合わせた回転駆動装置６４が本発明にいう回転駆動部の一例に相当する。

前述の通り、加熱ロール６１１および加圧ロール６１２は、二次転写装置５０（図１参照）により未定着トナー像の転写を受けて搬送されてきた用紙Ｐをさらに搬送する方向にそれぞれが回転する。そしてそれら加熱ロール６１１および加圧ロール６１２は、用紙Ｐを互いの間に挟んで加熱および加圧することにより未定着トナー像を用紙上に定着してその用紙をさらに搬送方向下流側に送り出す。

また、光沢度センサ６２は、加熱ロール６１１および加圧ロール６１２からなる定着器よりも用紙搬送方向下流側において用紙Ｐ上に定着されたトナー像の光沢度を測定するセンサである。

また、演算部６３では、光沢度センサ６２で測定された光沢度に基づいて、あらかじめ定められた光沢度を持つ定着トナー像が得られるように、加熱ロール６１１の、加圧ロール６１２に対する相対的な回転速度が求められる。

さらに、回転駆動装置６４は加熱ロール６１１と加圧ロール６１２のそれぞれを回転駆動する。ここで、この回転駆動装置６４を構成する第２の駆動装置６４２は、演算部６３の指示を受けて、加圧ロール６１２をあらかじめ定められた表面速度が得られる回転速度で回転駆動する。

また、この回転駆動装置６４のうちの第１の駆動装置６４１は、加熱ロール６１１が、演算部６３で求められた上記の相対的な速度で回転するように加熱ロール６１１を回転駆動する。

この画像形成装置１では、例えば画像形成をあらかじめ決められた枚数行なうごと、環境の温湿度がしきい値を超えて変化するたび、ユーザによる指示など、いくつかの事象を契機として、各画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋで、あらかじめ定められた光沢度測定用のトナー像が生成される。そしてそのトナー像が用紙Ｐ上に転写されて定着器６１により定着され、図２，図３に一例を示す光沢度測定用のチャート７０が作成される。この光沢度測定用のチャート７０の作成時においては、加熱ロール６１１は加圧ロール６１２と同じ表面速度で回転するように制御される。

この図２，図３に示すチャート７０には、矢印Ｄで示す搬送方向に３カ所、その搬送方向に交わる幅方向に３カ所の、合計９カ所に、光沢度測定用のパターン７１が形成されている。

光沢度測定センサ６２は、図２に示すように、光源６２１と受光器６２２を有し、光源６２１からの光でパターン７１を照明し、受光器６２２でその反射光を受光し、その受光光量に基づいてパターン７１の光沢度を測定する。

これら光源６２１と受光器６２２の組は、光沢度測定センサ６２の、幅方向に並ぶ３つのパターン７１それぞれに対応した３カ所に備えられている。

光沢度測定センサ６２で得られた受光光量を表わす信号は、演算部６３のインタフェース６３１を介してＣＰＵ６３３に入力される。

ＣＰＵ６３３では、加圧ロール６１２の表面速度に対する加熱ロール６１１の相対的な表面速度が求められる。

図４は、加圧ロールに対する加熱ロールの相対速度を変化させて用紙Ｐ上のトナー像に僅かにずれを生じさせたときの、ずれの長さに対する光沢度の変化を示した図である。この図において「単色」はブラックのトナーのみのパターン、「ＣＭＹ」はＣ，Ｍ，Ｙの３色のトナーを重ねたパターンを表わしている。「単色」と「ＣＭＹ」のいずれについても、画像ずれを生じさせると光沢が向上していることが分かる。

図５は、演算部のメモリに記憶されているテーブルの内容を表わした図である。ここには、受光器の受光光量と加熱ロールの表面速度との関係が示されている。ここでは、チャート７０のパターン７１は、受光光量が６０のときに目標の光沢度を有し、受光光量が低いほど同様の光沢度よりも光沢度が低下している。

演算部６３のＣＰＵ６３３ではインタフェース６３１を介して入力されてきた受光光量の平均値が算出され、さらにメモリ６３２に記憶されているテーブル（図５参照）が参照されて、加熱ロール６１１の回転速度が算出される。

本実施形態では加圧ロール６１２はその加圧ロール６１２の表面速度が１００ｍｍ／ｓｅｃとなるように回転速度が設定されている。

例えば、受光光量の平均値が４５であったときは、加熱ロール６１１の表面速度が１０３ｍｍ／ｓｅｃとなるように、その加熱ロール６１１の回転速度が求められる。

この場合、演算部６３は、回転駆動装置６４に向けて、加圧ロール６１２をその表面速度が１００ｍｍ／ｓｅｃとなるように回転駆動するよう指令を出すとともに、加熱ロール６１１に対しては、この時点以降、次回に光沢度測定用のチャート７０を作成する直前まで、その表面速度が１０３ｍｍ／ｓｅｃとなるように回転駆動するよう指令を出す。回転駆動装置６４を構成する第１の駆動装置６４１は、加熱ロール６１１を、その表面速度が１０３ｍｍ／ｓｅｃとなるように駆動し、第２の駆動装置６４２は、加圧ロール６１２を、その表面速度が１００ｍｍ／ｓｅｃとなるように駆動する。

これにより、この定着器６１を通過した用紙Ｐ上に形成された定着トナー像からなる画像は、目標の光沢度を持った画像となる。

尚、ここでは、加熱ロール６１１の速度制御に関し、単色の画像を形成する場合とカラー画像を形成する場合とを分けずに説明したが、図５に一例を示すテーブルとして、単色の場合のテーブルとカラーの場合のテーブルとの双方を記憶しておき、単色とカラーのそれぞれについて光沢度を測定し、単色の場合とカラーの場合とで加熱ロール６１１の速度制御を切り替えてもよい。

また、本実施形態では、図５に示すように、加熱ロール６１１は、加圧ロール６１２よりも表面速度を速める方向に制御される。ただし、加熱ロール６１１の表面速度を加圧ロール６１２の表面速度からずらせば光沢度が向上するため、加熱ロール６１１の表面速度を加圧ロール６１２よりも遅くする方向に制御してもよい。

また、本実施形態では、定着器６１は加熱ロール６１１と加圧ロール６１２で構成されているが、加熱ロール６１１に代えて加熱ベルトを採用してもよく、加圧ロール６１２に代えて加圧ベルトを採用してもよい。

さらに本実施形態は、本発明の定着装置の一実施形態を、図１に示す、いわゆるタンデム型の画像形成装置に組み込んだものであるが、本発明は、タンデム型に代えて、いわゆるロータリ式の現像装置を備えた画像形成装置や単色（ブラック）のトナーのみを用いる画像形成装置にもそのまま適用することができる。

１ 画像形成装置
１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 画像形成部
６０ 定着装置
６１ 定着器
６２ 光沢度センサ
６３ 演算部
６４ 回転駆動装置
７０ チャート
７１ パターン
６１１ 加熱ロール
６１２ 加圧ロール
６２１ 光源
６２２ 受光器
６３１ インタフェース
６３３ ＣＰＵ
６４１ 第１の駆動装置
６４２ 第２の駆動装置

Claims (3)

1. 未定着トナー像を保持して搬送されてきた用紙をさらに搬送する方向にそれぞれが回転し該用紙を互いの間に挟んで加熱および加圧することにより該未定着トナー像を該用紙上に定着して該用紙をさらに搬送方向下流側に送り出す一対の回転部材を備えた定着器と、
   前記定着器よりも前記搬送方向下流側において該用紙上に定着されたトナー像の光沢度を測定する光沢度測定器と、
   前記光沢度測定器で測定された光沢度に基づいて、前記定着器によりあらかじめ定められた光沢度を持つ定着トナー像が得られるように、前記一対の回転部材のうちの前記用紙の第１面に接する第１の回転部材の、該用紙の該第１面に対する裏面である第２面に接する第２の回転部材に対する相対的な回転速度を求める回転速度演算部と、
   前記第２の回転部材を回転駆動するとともに、前記第１の回転部材が前記回転速度演算部で求められた前記相対的な回転速度で回転するように該第１の回転部材を回転駆動する回転駆動部とを有することを特徴とする定着装置。
2. 未定着トナー像を形成し該未定着トナー像を用紙に転写する像形成部と、
   前記用紙に転写された未定着トナー像を該用紙上に定着する定着部とを有し、
   前記定着部が、
   未定着トナー像の転写を受けて搬送されてきた用紙をさらに搬送する方向にそれぞれが回転し該用紙を互いの間に挟んで加熱および加圧することにより該未定着トナー像を該用紙上に定着して該用紙をさらに搬送方向下流側に送り出す一対の回転部材を備えた定着器と、
   前記定着器よりも前記搬送方向下流側において該用紙上に定着されたトナー像の光沢度を測定する光沢度測定器と、
   前記光沢度測定器で測定された光沢度に基づいて、前記定着器によりあらかじめ定められた光沢度を持つ定着トナー像が得られるように、前記一対の回転部材のうちの前記用紙の第１面に接する第１の回転部材の、該用紙の該第１面に対する裏面である第２面に接する第２の回転部材に対する相対的な回転速度を求める回転速度演算部と、
   前記第２の回転部材を回転駆動するとともに、前記第１の回転部材が前記回転速度演算部で求められた前記相対的な回転速度で回転するように該第１の回転部材を回転駆動する回転駆動部とを有することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記像形成部が、光沢度測定用に図案化された未定着トナー像を形成する図案形成手段を有し、
   前記光沢度測定器は、前記図案形成手段により形成された未定着トナー像に由来する定着トナー像の光沢度を測定するものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
   

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