JP2022060927A - 押圧面を有する定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハンコ型（スタンプ型）の小型の画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置は、粉体のトナー像を形成する現像器２０と、現像器によって現像されたトナー像を搬送する転写体３０と、転写体上に形成されたトナー像を加熱する加熱ヒータ４１と、転写体上のトナー像が静止した状態でトナー像の印刷媒体への押圧を行うことにより定着動作を行う押圧機構３と、を備える。【選択図】図３

Description

画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体と、静電潜像を現像する現像装置と、現像されたトナー像を印刷橋体に転写する転写装置と、印刷媒体にトナー像を定着させる定着装置とを備える。定着装置は、印刷媒体と共にトナー像を加熱する加熱ベルトと、加熱ベルトとの間でトナー像及び印刷媒体を加圧する加圧ローラとを備える。印刷媒体は、加熱ベルトと加圧ローラの間に形成されたニップ部に通されて加熱及び加圧される。

図１は、例示的な定着装置を含む画像形成装置を示す斜視図である。 図２は、画像形成装置の例示的な側面図である。 図３は、図２のＡ－Ａ線断面図である。 図４は、画像形成装置の転写体がトナー像を印刷媒体に押圧している状態の例を示す断面図である。 図５は、画像形成装置の例示的なシステム構成を示す図である。 図６は、プレ加熱領域を備える画像形成装置の例を示す断面図である。 図７は、図６の画像形成装置の転写体がトナー像を印刷媒体に押圧している状態の例を示す断面図である。 図８は、転写体にトナー像が形成された状態を模式的に示す図である。 図９は、トナー像がプレ加熱領域に到達した状態を模式的に示す図である。 図１０は、プレ加熱領域で加熱されたトナー像が加熱領域に到達した状態を模式的に示す図である。 図１１は、加熱領域に到達したトナー像が印刷媒体に押圧されている状態を模式的に示す図である。 図１２は、印刷媒体に定着されているトナー像が広がる状態を模式的に示す図である。 図１３は、印刷媒体への定着が完了して転写体が印刷媒体から引き上げられる状態を模式的に示す図である。 図１４は、変形例に係るトナー像の定着を模式的に示す図である。 図１５は、転写体から加熱ヒータが離間した状態を模式的に示す図である。 図１６は、転写体と加熱ヒータの間に送風機から冷却風が導入されている状態を模式的に示す図である。 図１７は、印刷媒体から転写体及び加熱ヒータが引き上げられている状態を模式的に示す図である。 図１８は、ガラス状領域、転移領域、ゴム状領域、及び流出領域について説明をするための例示的なグラフである。 図１９は、温度がガラス状領域であるトナーの状態を模式的に示す図である。 図２０は、温度が流出領域であるトナーの状態を模式的に示す図である。 図２１は、比較例の印刷媒体への熱及び圧力を示す例示的なグラフである。 図２２は、実施例の印刷媒体への熱及び圧力を示す例示的なグラフである。 図２３は、比較例における印刷媒体の画像の光沢度とヒータの温度との関係を示す例示的なグラフである。 図２４は、実施例における印刷媒体の画像の光沢度とヒータをＯＦＦしてからの時間との関係を示す例示的なグラフである。 図２５は、実施例及び比較例における加熱温度と印刷媒体の温度との関係の例を示すグラフである。 図２６は、実施例及び比較例における画像形成装置の電力消費量を模式的に示すグラフである。 図２７は、変形例に係る画像形成装置を模式的に示す図である。 図２８は、変形例に係る画像形成装置を模式的に示す図である。

画像形成装置としては、例えば、オフィス用の大型プリンタ等が知られている。しかしながら、特に近年、ハンコ型（スタンプ型）の小型の画像形成装置が求められている。一例として、片手で持つことができる程度の大きさのハンコ型小型印刷機が求められている。片手で持てる程度のサイズの画像形成装置として、スライド型インクジェット方式のプリンタが知られている。

しかしながら、スライド型インクジェット方式では、移動しながら印刷を行わなければならないため、印刷媒体に対する位置合わせが難しいということが生じうる。また、印刷媒体にインクが染み込むことがあるので、印刷媒体に皺が発生しやすいという現状がある。これに対し、本開示の一例に係る画像形成装置は、印刷媒体に定着領域を定着させるハンコ型プリンタであるため、印刷媒体に対する位置合わせを容易に行うことができる。また、本開示の一例に係る画像形成装置は、乾式電子写真方式（Dry Electro Photographic method）を採用しているため、印刷媒体に対するインクの染み込みを抑制することができ、印刷媒体に皺が生じにくいという利点もある。本開示に係る定着装置は、前述した画像形成装置そのものであってもよいし、画像形成装置の一部であってもよい。

例示的な定着装置は、粉体のトナー像を形成する現像器と、現像器によって現像されたトナー像を搬送する転写体と、転写体上に形成されたトナー像を加熱する加熱ヒータと、定着動作を行う押圧機構とを備える。押圧機構は、転写体上のトナー像が印刷媒体へ定着する位置に移動した状態で、当該移動が停止した後に印刷媒体へのトナー像の押圧を行うことにより定着動作を行う。「印刷媒体」は、画像が形成される対象のものを示している。「印刷媒体」は、一例として、用紙である。しかしながら、「印刷媒体」は、用紙に限られず、印刷面を含むあらゆるものが含まれる。「加熱ヒータ」とは、トナー像を加熱するヒータである。「加熱ヒータ」は、一例として、転写体が移動する方向に沿うように配置されたヒータであってもよい。「加熱ヒータ」は、平面状に延在するＰＴＣヒータ（Positive Temperature Coefficient Heater）であってもよい。「加熱ヒータ」は、ハロゲンヒータ、又はオーブンヒータであってもよい。「加熱ヒータ」は、面状以外の抵抗発熱体であってもよい。例えば、加熱ヒータの使用時に、ハロゲンヒータ又は抵抗発熱体から発する熱を転写体に沿った形状の面を有する伝熱体を介して転写体を加熱することにより、面状発熱体と同等の発熱効果を得る構成としてもよい。

以下では、図面を参照しながら定着装置及び画像形成装置の種々の例について説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。図は、例を明瞭に示すために、簡略化又は誇張して描いている場合がある。図１は、例示的な画像形成装置１の外観を示す斜視図である。図２は、画像形成装置１の側面図である。以下では、定着装置が画像形成装置１である例について説明する。

図１及び図２に示されるように、一例としての画像形成装置１は、直方体状を呈する。例えば、画像形成装置１は、第１方向Ｄ１に延びる長さＬ、第２方向Ｄ２に延びる幅Ｗ、及び第３方向Ｄ３に延びる高さＨを有する。一例として、第３方向Ｄ３は鉛直方向に相当する。例えば、長さＬは５ｃｍ以上且つ１５ｃｍ以下、幅Ｗは５ｃｍ以上且つ１５ｃｍ以下、高さＨは５ｃｍ以上且つ２０ｃｍ以下である。しかしながら、長さＬ、幅Ｗ及び高さＨの値は、上記の例に限定されない。

図３は、図２のＡ－Ａ線断面図である。図１～図３に示されるように、画像形成装置１は、例えば、ハウジング２と、印刷媒体Ｐに対する加熱領域Ａ１の押圧を行う押圧機構３を備える。押圧機構３は、例えば、印刷媒体Ｐに対する加熱領域Ａ１の押圧をガイドするガイド部である。加熱領域Ａ１はハウジング２の内部空間２ｂにおいてハウジング２に固定されている。ハウジング２は、例えば、箱状とされており、押圧機構３はハウジング２の内部空間２ｂに収容されている。一例として、押圧機構３は、ハウジング２に対して入れ子状とされており、押圧機構３に対して第３方向Ｄ３に沿って移動可能とされている。

図３及び図４に示されるように、例示的な画像形成装置１は、ハウジング２と押圧機構３の間に第３方向Ｄ３に延びるレール部４を備えており、押圧機構３はレール部４に沿って移動してもよい。このように押圧機構３がハウジング２に対して第３方向Ｄ３に移動することにより、押圧機構３に対する加熱領域Ａ１の第３方向Ｄ３への相対移動が可能となる。

画像形成装置１は、例えば、ハウジング２の内部空間２ｂに印写ユニット１０を備える。例示的な印写ユニット１０は、現像器２０及び転写体３０を含んでいる。転写体３０は、前述した加熱領域Ａ１と、転写領域Ａ２とを有する。加熱領域Ａ１では転写体３０に形成されたトナー像が印刷媒体Ｐに定着される。転写領域Ａ２では現像器２０から転写体３０にトナー像が転写される。転写体３０は、転写領域Ａ２から加熱領域Ａ１に移動する。

現像器２０は、例えば、トナー貯留部２１と、現像ローラ２２と、転写ローラ２３とを備える。例えば、現像ローラ２２はトナー貯留部２１からトナーの供給を受け、転写ローラ２３は現像ローラ２２からのトナーの供給を受けて、転写体３０にトナー像を形成する。一例として、画像形成装置１は、転写体３０から見て転写ローラ２３の反対側に位置する電極２５と、制御部２６とを備える。制御部２６は、例えば、画像形成装置１の各部の機能を統括制御する。

制御部２６は、一例として、後述する加熱ヒータ４１、支持部材４５、及び送風機４６を制御する。また、制御部２６は、トナー像の定着時間、トナー像の設定温度、トナー像の加熱時間、及び、印刷媒体Ｐからの転写体３０の離間タイミング、の少なくともいずれかを制御してもよい。

例えば、図３～図５に示されるように、画像形成装置１は情報端末Ｔと通信可能とされている。情報端末Ｔは、携帯電話、タブレット又はノートパソコン等の携帯端末であってもよいし、パーソナルコンピュータ等の端末であってもよい。制御部２６は、例えば、情報端末Ｔと無線通信可能な通信部を備えており、情報端末Ｔから画像信号を受信する。そして、制御部２６は、受信した画像信号に応じたバイアスを電極２５に印加し、転写体３０の電極２５に対向する部分に現像器２０が現像を行うことによって、転写体３０にトナ－像が形成される。例えば、転写体３０の外面３０ｂにトナー像が転写される。

例示的な転写体３０は、ベルト３１と、懸架ローラ（不図示）とを含む。ベルト３１は、例えば、トナー像が転写される転写ベルトであると共に、印刷媒体Ｐにトナー像を定着させる定着ベルトである。転写体３０は、例えば、複数の懸架ローラを備え、複数の懸架ローラによってベルト３１が懸架されている。一例として、ベルト３１は無端ベルトである。しかしながら、ベルト３１は、無端ベルトでなくてもよく、例えば、加熱領域Ａ１と転写領域Ａ２との間を往復する有端のベルトであってもよい。このようにベルト３１の態様は特に限定されない。

画像形成装置１は、例えば、転写体３０（一例としてベルト３１）に転写されたトナー像を加熱するヒータを備える。例示的なヒータは、加熱領域Ａ１において転写体３０が移動する移動方向Ｄ４に沿って配置された加熱ヒータ４１を含んでいる。例えば、加熱ヒータ４１は、転写体３０の印刷媒体Ｐとの反対側に接触する。加熱ヒータ４１は、転写体３０に対して接触及び離間するように移動可能とされていてもよい。例えば、加熱ヒータ４１は、静止したトナー像を加熱する。例えば、加熱領域Ａ１において印刷媒体Ｐに対する押圧が行われる前に加熱ヒータ４１が転写体３０に接触している。加熱ヒータ４１が印刷媒体Ｐへの押圧がなされる前に静止したトナー像を加熱することにより、従来のように移動中のトナー像を加熱する場合と比較して、十分に時間をかけてトナー像を加熱して温度制御を高精度に行うことができる。また、加熱ヒータ４１によってトナー像を所望の温度となるまで加熱した後に保温することができるため、印刷媒体Ｐへの押圧の時間を十分に確保することができる。

一例として、ハウジング２は押圧機構３及び加熱領域Ａ１のベルト３１を露出する開口２ｃを有し、加熱領域Ａ１はハウジング２の開口２ｃ側（図３では下側）に設けられる。転写領域Ａ２はハウジング２の奥側（開口２ｃとの反対側、図３では上側）に設けられている。転写体３０は、例えば、転写領域Ａ２から加熱領域Ａ１に移動する。一例として、転写体３０は、第１方向Ｄ１及び第３方向Ｄ３に延びるＵ字状の部分を有する。

例えば、加熱領域Ａ１には、加熱ヒータ４１と、加熱ヒータ４１をハウジング２の内部空間２ｂにおいて支持する支持部材４５と、転写体３０及び加熱ヒータ４１の間に冷却風を供給する送風機４６とが設けられる。加熱ヒータ４１は、例えば、ＰＴＣヒータであり、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２の双方に面状に延在している。例えば、加熱ヒータ４１は、温度計が内蔵されたものであってもよく、電力制御されて所定の熱量で加熱を行うものであってもよい。

一例として、画像形成装置１は、複数の加熱ヒータ４１を備えていてもよく、この場合、複数の加熱ヒータ４１が第２方向Ｄ２（例えば図３の紙面の直交方向）に沿って並ぶように配置されている。しかしながら、加熱ヒータ４１の数は、複数であってもよいし単数であってもよく、特に限定されない。例えば、加熱ヒータ４１は、転写体３０の内側であって且つ転写体３０から見て印刷媒体Ｐの反対側に位置し、内側から転写体３０のトナー像を加熱する。

加熱ヒータ４１は、転写体３０に対して接触及び離間が可能であってもよい。例えば、送風機４６は、第１方向Ｄ１に沿って加熱ヒータ４１と並ぶように配置されている。送風機４６は、加熱ヒータ４１と転写体３０との間に冷却風を供給することによって加熱ヒータ４１及び転写体３０を冷却する。

以上のように構成される画像形成装置１の印刷動作の例について説明する。まず、情報端末Ｔから画像形成装置１の制御部２６が画像信号を受けると、転写体３０の電極２５に対向する部分に現像器２０が現像を行う。転写領域Ａ２において、現像器２０が現像を行うことによって転写体３０の外面３０ｂにトナー像を形成する。転写体３０が移動してトナー像を転写領域Ａ２から加熱領域Ａ１に移動させる。トナー像が加熱領域Ａ１に移動した時点で、例えば、転写体３０が停止し、加熱ヒータ４１がトナー像の加熱を開始する。

このとき、静止したトナー像が加熱ヒータ４１によって加熱（静止加熱）される。具体例として、トナー像が押圧位置である加熱領域Ａ１に位置する状態でトナー像を加熱する。例えば、制御部２６が、トナー像の加熱によってトナーがゴム状態になったことを推測した後に、トナー像を印刷媒体Ｐに押圧する押圧動作を開始する。具体例として、押圧機構３は、トナー像を印刷媒体Ｐに軽く押し当てて、その後、加熱ヒータ４１がトナー像を定着温度となるまで加熱して印刷媒体Ｐに対するトナー像の押圧が行われる。すなわち、画像形成装置１の使用者は押圧機構３によって印刷媒体Ｐにトナー像を軽く押し込むと、軽く押し当てられた位置において抵抗がかかり、その後、使用者が力を入れて強く押し込んだときにトナー像の定着が行われる。例えば、加熱ヒータ４１による加熱のタイミングと、押圧機構３による押圧のタイミングは、変更可能とされている。

ところで、転写体３０上のトナー像は、適正な溶融状態とされた状態で定着されることが望ましい。トナー像が適正な溶融状態になることを検知する方法として、例えばトナー像からの赤外線を受け取りトナー像の表面温度を直接測定する方法が挙げられる。例えば、トナー像の表面温度をサーミスタで測定し、測定した温度からトナー像の温度を判断してトナー像が適正溶融状態とされたか否かを判定する方法がある。

以下では、一例として、転写体３０のトナー像をサーミスタで測定する例について説明する。サーミスタを用いることにより、転写体３０の表面の温度を容易に且つ適正に測定できるため、トナー像の温度測定によってトナー像の溶融状態が適正であるかどうかを判定できる。更に、加熱ヒータ４１への通電時間を予め設定し、予め制御部２６に記憶させてある加熱ヒータ４１への通電時間で加熱を行う方法が挙げられる。加熱ヒータ４１の加熱性能と転写体３０の熱容量は固定された状態であるため、温度とトナー像の溶融状態との関係を実験で予め求め、予め求めた関係に基づいてトナー像の温度制御が行われてもよい。以下では、サーミスタを用いてトナー像の温度制御を行う種々の例について説明する。

図６及び図７に示される例において、転写体３０は、プレ加熱領域Ａ３を更に有する。以下では、プレ加熱領域Ａ３を有する例について説明する。しかしながら、前述したように、プレ加熱領域Ａ３は省略することも可能である。例示的なプレ加熱領域Ａ３には、プレヒータ４２と、転写体３０を介してプレヒータ４２に対向するサーミスタ４３と、サーミスタ４３をハウジング２の内部空間２ｂにおいて支持する支持部材４４とが設けられる。一例として、プレヒータ４２は転写体３０の内側に設けられ、サーミスタ４３は転写体３０の外側に設けられる。

プレ加熱領域Ａ３において、サーミスタ４３、転写体３０及びプレヒータ４２は、この順で転写体３０の外側から内側に向かって並んでいる。サーミスタ４３は、転写体３０に転写されたトナー像の温度を検出する温度検出部である。プレヒータ４２は、転写体３０を介して転写体３０の外面３０ｂに転写されたトナー像を印刷媒体Ｐに対する定着が行われる前に加熱する。

図８に示されるように、情報端末Ｔから画像形成装置１の制御部２６が画像信号を受けると、転写体３０の電極２５に対向する部分に現像器２０が現像を行う。転写領域Ａ２において、現像器２０が現像を行うことによって転写体３０の外面３０ｂにトナー像Ｎを形成する。

図８及び図９に示されるように、転写体３０が移動してトナー像Ｎを転写領域Ａ２からプレ加熱領域Ａ３に移動させる。プレヒータ４２はプレ加熱領域Ａ３に移動したトナー像Ｎを加熱し、サーミスタ４３はトナー像Ｎの温度を測定することによってトナー像Ｎが定着可能状態となったか否かを確認する。このように、プレ加熱領域Ａ３では、サーミスタ４３によってトナー像Ｎの表面温度を高精度に測定することが可能となっており、後述するトナー像の光沢の制御、及びトナーをゴム状にする制御が可能となる。

その後、図１０及び図１１に示されるように、転写体３０が移動してトナー像Ｎをプレ加熱領域Ａ３から加熱領域Ａ１に移動させる。トナー像Ｎが加熱領域Ａ１に移動した時点では、加熱ヒータ４１は転写体３０から離間している。トナー像Ｎが加熱領域Ａ１に移動した後に、例えば、転写体３０が停止し、加熱ヒータ４１によって本加熱が開始される。このとき、静止したトナー像Ｎが加熱ヒータ４１によって加熱（静止加熱）される。そして、トナー像Ｎを印刷媒体Ｐに押圧する押圧動作を開始する。具体例として、印刷媒体Ｐには最初に押圧機構３が当接し、その後、転写体３０及びトナー像Ｎが印刷媒体Ｐに接近するように第３方向Ｄ３に移動して印刷媒体Ｐにトナー像Ｎが定着する。例えば、加熱ヒータ４１による加熱のタイミングと、押圧機構３による押圧のタイミングは、変更可能とされている。

図１１及び図１２に示されるように、例えば、印刷媒体Ｐの定着位置Ｐ１におけるトナー像Ｎを加熱ヒータ４１で加熱しながら第１圧力にてトナー像Ｎを一定時間押圧する。そして、一定時間が経過して印刷媒体Ｐの定着位置Ｐ１にトナー像Ｎが付着した後には、第１圧力より大きい第２圧力にてトナー像Ｎを印刷媒体Ｐの定着位置Ｐ１に押圧する。第２圧力は、例えば、本定着の圧力であり、本定着の前に行う前定着における第１圧力よりも大きい。

図１２及び図１３に示されるように、第２圧力でトナー像Ｎを印刷媒体Ｐに押圧して所定の定着時間が経過した後には、例えば、転写体３０が印刷媒体Ｐから離間するように印写ユニット１０を第３方向Ｄ３に沿って移動させる。このとき、一例として、押圧機構３に対して印写ユニット１０が上昇して転写体３０が印刷媒体Ｐから離間した後に、画像形成装置１から印刷媒体Ｐを剥離することで一連の印刷の工程が完了する。

図１４～図１７は、変形例に係る印刷動作を示しており、高い光沢を有する高光沢画像を印刷媒体Ｐに形成する印刷動作の手順を示している。すなわち、前述した図６～図１１の印刷動作は通常光沢モードにおける印刷動作を示しているのに対し、後述する図１２～図１５の印刷動作は高光沢モードにおける印刷動作を示している。以下では、前述した図６～図１１の印刷動作の説明と重複する説明を適宜省略する。

まず、図１４に示されるように、転写体３０の外面３０ｂに形成したトナー像Ｎをプレ加熱領域Ａ３に移動させ、プレヒータ４２は通常光沢モードであるときよりも高い温度にてトナー像Ｎを加熱する。その後、転写体３０が移動してトナー像Ｎを加熱領域Ａ１に移動させる。

図１４及び図１５に示されるように、加熱領域Ａ１では、前述したように第１圧力でトナー像Ｎを加熱ヒータ４１で加熱しながら印刷媒体Ｐの定着位置Ｐ１に一定時間押圧し、第２圧力でトナー像Ｎを定着位置Ｐ１に押圧した後に、第２圧力より大きい第３圧力でトナー像Ｎを定着位置Ｐ１に押圧する。すなわち、第１圧力、第２圧力、及び第３圧力の３段階でトナー像Ｎを押圧する。

その後、加熱ヒータ４１をＯＦＦにして支持部材４５と共に加熱ヒータ４１を転写体３０から離間させる。このとき、転写体３０が印刷媒体Ｐに接触した状態として転写体３０から加熱ヒータ４１を離間させる。すなわち、転写体３０に対する加熱ヒータ４１のテンションを無くした状態としつつ、印刷媒体Ｐに転写体３０が接触した状態を維持する。なお、転写体３０に対する加熱ヒータ４１のテンションの調整は、ハウジング２に内蔵されている既存のカム機構等によって行われてもよい。

図１６に示されるように、加熱ヒータ４１と転写体３０に送風機４６が冷却風Ｆを供給する。例えば、転写体３０と加熱ヒータ４１との間に隙間が形成されたときに、送風機４６が起動して当該隙間に送風機４６から冷却風Ｆを供給する。冷却風Ｆによりトナー像Ｎが冷却されてトナー像Ｎに光沢が付与され、トナー像Ｎの光沢が高められる。

上記のように送風機４６からの冷却風Ｆによってトナー像Ｎを一定時間冷却し、トナー像Ｎの光沢が所定光沢以上となったときに、図１７に示されるように、転写体３０が印刷媒体Ｐから離間するように印写ユニット１０を第３方向Ｄ３に沿って移動させる。

このように転写体３０が印刷媒体Ｐから離間した後に、画像形成装置１から印刷媒体Ｐを剥離することで一連の印刷の工程が完了する。以上のように、高光沢モードでは、通常光沢モードの場合よりも高い温度にてプレヒータ４２がトナー像Ｎを加熱し、加熱領域Ａ１ではトナー像Ｎが印刷媒体Ｐに接触した状態で冷却風Ｆによってトナー像Ｎを冷却することにより、高い光沢の画像を得られる。

ところで、印刷媒体Ｐに対するトナー像Ｎの定着については、図１８のグラフに例示されるように、トナー像Ｎの温度がゴム状領域であることが好ましい。ゴム状領域とは、ガラス状領域よりも高く且つ流出領域よりも低い温度帯域を示している。ガラス状領域が最も低温な温度帯域であり、転移領域が次に低温な温度帯域である。一方、流出領域が最も高温な温度帯域であり、ゴム状領域は次に高温な温度帯域である。

図１８及び図１９に示されるように、ガラス状領域であるトナーＲ１の貯蔵弾性率が最も高い。ガラス状領域のトナーＲ１は他の温度帯域のトナーと比較して硬く、印刷媒体Ｐに定着しにくいと共に印刷媒体Ｐに対する押圧のときに印刷媒体Ｐの印刷面Ｐ２に沿ってずれやすいという性質を有する。トナーＲ１が加熱されてトナーＲ１の温度が転移領域に移行すると、温度の上昇と共にトナーＲ１の貯蔵弾性率が低下し、トナーＲ１が徐々に柔らかくなる。

図１８及び図２０に示されるように、流出領域であるトナーＲ２の貯蔵弾性率が最も低い。流出領域であるトナーＲ２は他の温度帯域のトナーと比較して柔らかく、印刷媒体Ｐに対する押圧のときに印刷媒体Ｐの印刷面Ｐ２に沿って広がりやすいという性質を有する。すなわち、ホットオフセットの現象が生じやすいという性質を有する。

一方、転移領域と流出領域の間のゴム状領域である温度のトナーは、印刷媒体Ｐに定着しやすく、印刷面Ｐ２に沿ってずれにくく、且つ印刷面Ｐ２に沿って広がりにくいという性質を有する。例えば、トナーがゴム状領域である場合、トナーは弾性を有する温度である押圧可能状態となっている。従って、トナーの温度がゴム状領域である場合には、印刷媒体Ｐに対する定着を行うときに、トナーが印刷媒体Ｐにより確実に付着して押圧してもずれにくいという利点がある。

よって、本実施形態では、一例として、プレヒータ４２が転写体３０のトナー像Ｎをゴム状領域の温度となるまで加熱し、トナー像Ｎの温度がゴム状領域となったことをサーミスタ４３が検知した後にトナー像Ｎの定着動作を行う。サーミスタ４３は、トナー像Ｎの溶融状態を予め検出する溶融状態検出部に相当する。例えば、プレヒータ４２によるトナー像Ｎの事前の加熱は、印刷媒体Ｐに対するトナー像Ｎの接触性を高めるために行われる。そして、加熱ヒータ４１で加熱を行うことにより、例えば、トナー像Ｎの全面を均一にすることができ、定着する時間までゴム状領域の温度を維持することができる。また、加熱ヒータ４１が静止したトナー像Ｎを加熱する場合、加熱量を任意に設定することができる。

ところで、加熱ベルトと加圧ローラの間に形成されたニップ部に印刷媒体を通して定着を行う従来の比較例の画像形成装置では、印刷媒体に対する加熱と加圧を互いに同一のタイミングで行う。従って、図２１のグラフに例示されるように、トナー像の温度上昇のタイミングは、トナー像への圧力上昇のタイミングと同一となる。

これに対し、図２２に示されるように、実施例の画像形成装置１では、トナー像の加熱のタイミングと、トナー像の加圧（押圧）のタイミングとを分離可能とされている。例えば、プレヒータ４２によって予めトナー像を加熱しトナー像の温度をゴム状領域にした状態で印刷媒体Ｐに定着させることが可能となる。

印刷媒体Ｐに定着される画像の光沢については、図２３に例示されるように、比較例の画像形成装置では、ヒータによる加熱の温度を変更しても光沢が殆ど変わらなかった。これに対し、加熱ヒータ４１をＯＦＦにして送風機４６が冷却風Ｆを供給する実施例の画像形成装置（図１６参照）の場合、図２４に例示されるように、加熱ヒータ４１をＯＦＦにしてから定着を完了させるまで（例えば印刷媒体Ｐから転写体３０を離間させるタイミングまで）の時間を調整することによって、画像の光沢を調整することが可能となる。すなわち、加熱ヒータ４１をＯＦＦにしてから定着を完了させるまでの時間が長いほど画像の光沢を高くすることが可能となる。

図２５は、実施例及び比較例のそれぞれにおける加熱温度と印刷媒体（紙）の温度との関係の例を示すグラフである。図２６は、実施例及び比較例のそれぞれにおける電力消費量の例を示すグラフである。図２５及び図２６に示されるように、ニップ部に印刷媒体を通して加熱及び加圧を行う比較例では、電力消費量がある程度多く、印刷後の印刷媒体の温度が高い。

これに対し、加熱と押圧とを別々のタイミングで行うことが可能である実施例では、印刷媒体を直接加熱しなくてよくなる分、電力消費量及び印刷媒体の温度上昇を抑えられることが分かる。すなわち、プレヒータ４２で事前にトナー像を加熱することにより、加熱領域Ａ１では必要最小限の加熱で済むので紙の加熱を抑制して電力消費量を低減させることができる。

次に、例示した定着装置及び画像形成装置の作用効果について詳細に説明する。図３及び図４に例示されるように、画像形成装置１（定着装置）では、例えば、現像器２０が粉体のトナー像を転写体３０に形成し、転写体３０に現像されたトナー像が転写体３０によって搬送される。転写体３０には、転写体３０が移動する方向（移動方向Ｄ４）に延びるように加熱ヒータ４１が配置されている。加熱ヒータ４１は、転写体３０上に形成されたトナー像を加熱する。例示的な画像形成装置１は、印刷媒体Ｐに対する転写体３０の押圧をガイドする押圧機構３を備え、押圧機構３に対する転写体３０の移動によって印刷媒体Ｐに転写体３０のトナー像が定着される。従って、押圧機構３にガイドさせながら印刷媒体Ｐに対して転写体３０を移動させることにより、トナー像の加熱、及び印刷媒体Ｐに対するトナー像の押圧、を互いに独立して行うことができる。

前述したように、加熱ヒータ４１は、転写体３０へのトナー像の現像後から定着終了までの期間において、加熱量設定を印刷条件により切り替えてもよい。また、加熱ヒータ４１は、印刷媒体Ｐを押圧するタイミングとは異なるタイミングでトナー像を加熱してもよい。この場合、トナー像への加熱のタイミングをトナー像の押圧のタイミングと異ならせることができるので、印刷媒体Ｐの温度上昇を抑えると共に、画像形成装置１の電力消費を抑えることができる。

加熱ヒータ４１による加熱量の調整、及び押圧機構３による押圧力の調整が互いに独立して行われてもよい。

加熱ヒータ４１は、押圧機構３が印刷媒体Ｐを押圧する前にトナー像を加熱し、押圧機構３は、加熱ヒータ４１によってトナー像が加熱された後に印刷媒体Ｐを押圧してもよい。この場合、トナー像を加熱した後にトナー像を印刷媒体Ｐに押圧することによって、予め加熱したトナー像を印刷媒体Ｐに定着させることができる。

画像形成装置１は、トナー像の温度を検出する温度検出部（例えばサーミスタ４３）を備えてもよい。前述したように、加熱ヒータ４１は、トナーが弾性を有する温度であるゴム状領域となるようにトナー像を加熱し、転写体３０は、トナー像の温度がゴム状領域であるときに印刷媒体Ｐに押圧されてもよい。この場合、印刷媒体Ｐの印刷面に沿ってトナーをずれにくくすることができると共に、トナーの状態を印刷媒体Ｐに定着しやすい状態とすることができる。従って、印刷媒体Ｐに対するトナー像の定着をより適切に行うことが可能となる。

画像形成装置１は、転写体３０に接触して配置されたプレヒータ４２、及び転写体３０に転写されたトナー像の温度を測定する温度検出部（サーミスタ４３）が配置されたプレ加熱領域Ａ３を有してもよい。プレ加熱領域Ａ３では、予めトナー像を加熱し、トナー像の温度を温度検出部が検出してもよい。この場合、プレ加熱領域Ａ３においてトナー像の加熱及びトナー像の温度の検出を行った後にトナー像の定着を行うことが可能となる。従って、トナー像の加熱、トナー像の温度確認、及びトナー像の定着のそれぞれを高精度に行うことができる。

プレヒータ４２はトナー像を加熱し、プレヒータ４２によって加熱されたトナー像を加熱ヒータ４１が加熱してもよい。画像形成装置１は、転写体３０から見てプレヒータ４２の反対側に配置されたサーミスタ４３を備えてもよい。この場合、サーミスタ４３によってトナー像の温度がゴム状領域に達したことを確認してから定着を行うことができるので、定着に至るまでのトナー像の温度制御をより高精度に行うことができる。

温度検出部（例えばサーミスタ４３）は、転写体３０に転写されたトナー像に対向する位置に配置されていてもよい。この場合、プレ加熱領域Ａ３においてトナー像に溶融状態検出部を対向させることができるので、トナー像が適切な温度となっているかどうかを溶融状態検出部によってより高精度に確認することができる。

前述したように、画像形成装置１は、転写体３０に接触して配置されたプレヒータ４２、及び転写体３０に転写されたトナー像の温度を測定するサーミスタ４３が配置されたプレ加熱領域Ａ３を有し、プレ加熱領域Ａ３では、予めトナー像を加熱し、トナー像の温度をサーミスタ４３が検出してもよい。

押圧機構３は、トナー像が加熱される前、加熱中、又は加熱された後のトナー像を印刷媒体Ｐに押圧してもよい。加熱ヒータ４１は、転写体３０を介して印刷媒体Ｐに対向する位置に配置されており、印刷媒体Ｐに押圧されているトナー像を加熱してもよい。この場合、加熱領域Ａ１においても加熱ヒータ４１によるトナー像の加熱を行うことができるので、定着されるトナー像の温度制御をより高精度に行うことができる。

画像形成装置１は、加熱ヒータ４１と転写体３０に冷却風Ｆを供給する送風機４６を備えてもよい。この場合、送風機４６によって印刷媒体Ｐに転写されているトナー像に冷却風が供給されることにより、トナー像の光沢を制御することができ、高光沢な画像を得られる。

現像器２０、転写体３０及び加熱ヒータ４１は、一体の印写ユニット１０とされており、印写ユニット１０は、押圧機構３に沿って移動して印刷媒体Ｐに対して当接及び離間してもよい。この場合、印刷媒体Ｐに対して、現像器２０、転写体３０及び加熱ヒータ４１を印写ユニット１０として一体で移動させることができるので、スタンプを押す感覚で印刷媒体Ｐに手軽に印刷を行うことができる。

画像形成装置１は、手で把持することが可能なサイズとされていてもよい。この場合、画像形成装置１を手で持ってスタンプを押す感覚で転写体３０のトナー像を印刷媒体Ｐに定着できる。従って、画像形成装置１の可搬性を高めて手軽に画像形成装置１を持ち運ぶことが可能となり、紙だけでなくあらゆる印刷媒体Ｐに対する印刷を手軽に行うことができる。

画像形成装置１は、画像形成装置１と通信可能な情報端末Ｔから画像信号を受信する受信部（制御部２６）を有していてもよい。この場合、情報端末Ｔによって撮影された画像、又は情報端末Ｔに記憶されている画像を当該受信部に送信することによって、画像形成装置１で手軽に当該画像を印刷できる。従って、情報端末Ｔに記憶されている画像の印刷をスタンプ感覚で手軽に行うことができる。

以上、本明細書において、定着装置及び画像形成装置の種々の例について説明した。しかしながら、本開示に係る定着装置及び画像形成装置は、前述した例に限られず、更なる変形が可能である。例えば、図２７に示されるように、別の例としての定着装置である画像形成装置５０は、転写体３０に転写されたトナー像Ｎ３の温度を測定する温度測定器５１と、温度測定器５１と加熱ヒータ４１の間に配置された遮蔽部材５２と、を備えていてもよい。

例えば、温度測定器５１及び遮蔽部材５２は、転写体３０のトナー像Ｎ３の移動経路における加熱ヒータ４１の下流側に設けられており、遮蔽部材５２は加熱ヒータ４１から温度測定器５１への熱の伝達を遮蔽する。従って、温度測定器５１は、加熱ヒータ４１からの熱の影響を受けずにトナー像Ｎ３の温度の測定を行うことができる。その結果、トナー像Ｎ３の温度の測定をより高精度に行うことができる。

図２８に例示されるように、更に別の例としての定着装置である画像形成装置６０はプレヒータ６１とサーミスタ６２とを備え、プレヒータ６１は、転写体３０に転写されたトナー像に対向する位置に配置されていてもよい。すなわち、画像形成装置６０は、トナー像に対向して定着押圧工程の前工程に相当する箇所に配置されたプレヒータ６１を備えてもよい。プレヒータ６１は転写体３０の外側に設けられ、サーミスタ６２は転写体３０の内側に設けられてもよい。

この場合、転写体３０の外側に形成されたトナー像にプレヒータ６１を直接対向させることができるので、プレヒータ６１がトナー像を直に加熱することにより、トナー像の加熱を効率よく行ってプレヒータ６１の稼動時間を低減させることができる。更に、サーミスタ６２として接触型のサーミスタを用いることができるので、サーミスタにかかるコストを低減させることができる。

更に、画像形成装置６０は、加熱領域Ａ１の脇に配置されたメディアセンサ６３を備えていてもよい。メディアセンサ６３は、印刷媒体Ｐの種類を検知可能なセンサである。画像形成装置６０がメディアセンサ６３を備えることにより、例えば、印刷媒体Ｐの種類を検知して印刷条件を調整することが可能となる。具体例として、印刷媒体Ｐがガラスであるときにはトナー像の加熱温度を７２℃、印刷媒体Ｐが紙であるときにはトナー像の加熱温度を８０℃、印刷媒体Ｐが段ボールであるときにはトナー像の加熱温度を７５℃、等と設定することが可能である。

以上、本明細書において、定着装置及び画像形成装置の種々の例について説明した。しかしながら、本明細書に記載の全ての側面、利点及び特徴は、必ずしも、いずれか一つの特定の例、実施形態若しくは実施例により達成される又は含まれるわけではないと理解されるべきである。実際、本明細書において様々な例を記載し示したが、他の例についても配置及び詳細を変更できることは明らかである。ここに請求される保護主題の精神及び範囲に包含される全ての変更及び変形が請求される。

Claims (15)

1. 粉体のトナー像を形成する現像器と、
   前記現像器によって現像されたトナー像を搬送する転写体と、
   前記転写体上に形成されたトナー像を加熱する加熱ヒータと、
   前記転写体上のトナー像が静止した状態で前記トナー像の印刷媒体への押圧を行うことにより定着動作を行う押圧機構と、
   を備えた定着装置。
2. 前記加熱ヒータは、前記転写体上へのトナー像の現像後から定着終了までの期間において、加熱量設定を印刷条件により切り替える、
   請求項１に記載の定着装置。
3. 前記加熱ヒータによる加熱量の調整、及び前記押圧機構による押圧力の調整が互いに独立して行われる、
   請求項１に記載の定着装置。
4. 前記加熱ヒータは、前記押圧機構が印刷媒体を押圧する前にトナー像を加熱し、
   前記押圧機構は、前記加熱ヒータによって前記トナー像が加熱された後に印刷媒体を押圧する、
   請求項１に記載の定着装置。
5. 前記トナー像の温度を検出する温度検出部を備える、
   請求項１に記載の定着装置。
6. 前記転写体に接触して定着押圧工程の前工程に相当する箇所に配置されたプレヒータを備える、
   請求項５に記載の定着装置。
7. 前記プレヒータはトナー像を加熱し、前記プレヒータによって加熱されたトナー像を前記加熱ヒータが加熱する、
   請求項６に記載の定着装置。
8. 前記温度検出部は、前記転写体に転写されたトナー像に対向する位置に配置されている、
   請求項５に記載の定着装置。
9. 前記トナー像に対向して定着押圧工程の前工程に相当する箇所に配置されたプレヒータを備える、
   請求項５に記載の定着装置。
10. 請求項１に記載の定着装置を備えた画像形成装置。
11. 前記転写体に接触して配置されたプレヒータ、及び前記転写体に転写されたトナー像の温度を測定する温度検出部が配置されたプレ加熱領域を有し、
    前記プレ加熱領域では、予め前記トナー像を加熱し、前記トナー像の温度を前記温度検出部が検出する、
    請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記押圧機構は、前記トナー像が加熱される前、加熱中、又は加熱された後のトナー像を印刷媒体に押圧する、
    請求項１０に記載の画像形成装置。
13. 前記加熱ヒータと前記転写体に冷却風を供給する送風機を備える、
    請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記現像器、前記転写体及び前記加熱ヒータは、一体の印写ユニットとされており、
    前記印写ユニットは、前記押圧機構に沿って移動して印刷媒体に対して当接及び離間する、
    請求項１０に記載の画像形成装置。
15. 前記画像形成装置と通信可能な情報端末から画像信号を受信する受信部を有する、
    請求項１０に記載の画像形成装置。

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