JP2952605B2

JP2952605B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2952605B2
Application number: JP2159996A
Authority: JP
Inventors: 修司小池; 明彦石井; 志野境
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-06-20
Filing date: 1990-06-20
Publication date: 1999-09-27
Anticipated expiration: 2014-09-27
Also published as: JPH0451277A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕記録媒体両面にカラートナー画像を形成する電子写真
記録装置等の画像形成装置に関し、カラートナーを用いた両面印字を可能とし、かつ定着
のための熱的負担を軽減して良好なカラートナー画像を
形成できるようにすることを目的とし、水平搬送路を通り循環するベルト上にクランプ手段に
よって保持される記録媒体の表裏に、前記水平搬送路上
でカラートナー画像を形成する画像形成装置において、
形成されたカラートナー画像を前記ベルト上で仮定着す
る近赤外線ランプを設けるとともに、前記プロセスユニ
ットの後段に、表面にカラートナー画像が形成された後
反転されて再び前記水平搬送路に進入して裏面にカラー
トナー画像が形成された記録媒体の通過時にのみ前記ク
ランプ手段と係合して記録媒体を釈放させる釈放手段を
設け、さらに、前記釈放手段により釈放されて排出され
る記録媒体の両面のカラートナー画像を熱定着する熱定
着器を設けた構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、記録媒体両面にカラートナー画像を形成す
る電子写真記録装置等の画像形成装置に関するものであ
る。

周知のように、電子写真記録装置（静電記録装置であ
る画像形成装置）の画像プロセスには、静電潜像形成プ
ロセス、静電潜像現像プロセス、転写プロセス、及び定
着プロセスが含まれる。静電潜像形成プロセスでは、感
光体ドラムまたは感光体ベルト上に画像を光学的に投影
することによって、あるいは誘電体ドラム上に電荷を付
与することによって、静電潜像が形成される。静電潜像
現像プロセスでは、そのように形成された静電潜像に記
録媒体としてトナーを静電的に付着することによって、
静電潜像が現像される。現像に用いたトナーは転写プロ
セスで記録紙に転写され、次いで転写されたトナーは定
着プロセスで記録紙に定着される。

記録紙の両面印字を行う場合には、上記の各プロセス
を行い、記録紙表面のトナー画像を一度定着した後に、
記録紙を裏返しに反転し、その裏面に各プロセスによっ
て形成されたトナー画像を転写・定着して記録紙の表裏
に印字を行う。

この場合、特にカラートナーを用いた電子写真記録装
置では、記録紙に形成するトナー画像は従来よりの黒の
トナーのみのときとは異なり、トナー層も厚くなる。そ
して、裏面印字においては、記録紙の裏面にトナー画像
を転写しているときは、先に形成した表面のトナー画像
部分は紙搬送系と接触し擦れる。ここで、表面のトナー
画像表面が擦れてトナー画像が乱れると、最終的には、
像かすれさらには色合いの変化まで生じ、好ましくな
い。

そこで、従来の両面印字電子写真記録装置では、表面
のトナー画像を定着した後に再び紙搬送系に戻して裏面
印字を行うようにしている。

転写トナーの定着法としては、圧力定着方式、フラッ
シュ定着方式、熱定着方式、赤外線ランプ定着方式等が
知られており、いずれの定着方式を採用するかによって
トナー定着機構は異なる。

特に、電子写真記録方式を採用するプリンタや複写機
等のOA機器では、省電力化，小型化，ウォームアップ時
間の短縮化が要求され、これに加えてカラー出力ではト
ナーの定着性の向上と出力画像の色再現域の拡大及び安
定化が望まれるが、圧力定着方式及びフラッシュ定着方
式を採用するトナー定着機構の場合にはかかる要望に答
えることができない。これは次の理由による。

圧力定着方式を採用するトナー定着機構においては、
消費電力が非常に小さく、しかもウォームアップ時間も
不必要で、さらに構造が簡単であるという利点がある。
しかしながら、粉体トナーを圧力定着方式で定着する際
の欠点としては、その定着性の悪さが指摘されている。
この粉体トナーの定着性の悪さを改善するために、圧力
ローラ間の線圧を20〜40kg/cmまで高める一方、記録紙
としてコート紙を用いて、粉体トナーをそのコート剤中
に押し込める方式も提案されている。しかし、この方式
は、高い定着圧力のために記録紙にしわが発生したり、
記録紙の繊維がつぶれて光沢が生じたりする点、さらに
コート紙が紙上のニーズに合わないという点、さらにカ
ラー出力における最も大きな欠点となる下層トナーの色
が表面に達しないという点で採用されない。

また、フラッシュ定着方式を採用するトナー定着機構
の場合は、ウォームアップ時間は不要であるが、消費電
力がきわめて大きく、しかも脱煙、脱臭設備のために大
型化がさけられず、さらにカラートナーを記録媒体とし
て用いたときは、フラッシュランプの光源から発せられ
た光の波長を吸収せずにほとんど透過してしまうような
例えばイエロー等は定着しなくなる。

これに対して、熱定着方式を採用するトナー定着機構
の場合は、ヒータを内蔵したヒートローラが用いられる
が、このヒートローラの暖まる時間すなわちウォームア
ップ時間が必要で、しかもヒータの消費電力が大きいと
いう欠点を有する。またカラー表現のためのカラートナ
ーの多層時さらに高速出力においては従来の黒トナーの
みの場合よりもさらに電力が必要とされ、ヒートローラ
表現温度の制御が重要となる。しかし、カラー出力では
記録部分のトナーの表面が平滑となり明度，彩度の向上
による色再現域の拡大が得られ易いことから、このカラ
ー定着方式はカラー画像出力において注目されている。
ただし、カラートナー画像の定着では、定着温度差によ
り、トナーと記録紙の熱収縮率の違いから、トナーの樹
脂によりその程度は変化するが出力した記録紙がトナー
画像を有する面を内側にしてカールしてしまうという欠
点もある。また、定着ローラへのトナーの付着（オフセ
ット）を防止するために、トナー画像側の熱ローラ表面
にシリコーンオイルを塗布しており、記録紙上のカラー
トナー画像表面にもこのオイルが残っている。

さらに、赤外線ランプ定着方式は、赤外線ランプより
出る輻射熱によりトナー像を溶かして行う非接触型の定
着方式であるが、低濃度部や細線等の定着性が悪いとい
った欠点がある。しかし、非接触型であるのでトナー画
像がオフセットを起こすことはない。

〔従来の技術〕

従来一般に用いられているカラー電子写真記録装置の
構造概要を第10図に示す。本装置は４個の感光体ドラム
1a,1b,1c,1dをそれぞれ中心とするプロセスユニットP1,
P2,P3,P4と、記録紙搬送系７と、定着ユニット13とを備
えている。プロセスユニットP1は、感光体ドラム1aの周
囲に帯電器2a,露光光学系3a,現像器4a,転写器5a,クリー
ナ6aを設けて成る。他のプロセスユニットも同様な構成
を有し、2b,2c,2dは帯電器、3b,3c,3dは露光光学系、4
b,4c,4dは現像器、5b,5c,5dは転写器、6b,6c,6dはクリ
ーナである。各プロセスユニットの現像器4a〜4dにはそ
れぞれ異なった色の現像剤が入っている。現像器4a,4b,
4cにはカラー記録に必要な３原色のＹ（イエロー）,M
（マゼンタ）,C（シアン）がそれぞれ用いられ、現像器
4dには黒補正のためにBK（ブラック）が用いられてい
る。記録紙搬送系７は、用紙カセット8,待機ローラ9,チ
ャック搬送ベルト10,記録紙搬送ベルト11a〜11c,及び用
紙トレイ12で構成されている。ベルト10は、第11図に示
すように、搬送する記録紙の幅方向両側に配置されてプ
ーリ14,15に掛け渡されている。このベルト10には複数
個の記録紙チャック16が所定の配置で取り付けられてい
る。プーリ15は駆動側で、図示しない駆動系に接続して
いる。

この装置による記録は次の手順で行われる。

記録に際しては、用紙カセット８に収納されている記
録紙100を待機ローラ９により搬送路上に繰り出すと同
時に、各感光体ドラム10a〜10dに順次各色の信号に相当
する潜像を形成する。潜像形成は、各感光体ドラム1a〜
1dの表面を対応する帯電器2a〜2dにより一様に帯電さ
せ、この上に露光光学系3a〜3dにより露光することによ
って行われる。これらの潜像は、現像器4a〜4dにより現
像されてY,M,C,BK色のトナー画像となる。一方、繰り出
された記録紙100は、先端の一部が記録紙チャック（ク
ランプ手段）16の支持板16₁に設けられた各グリッパ16₂
によりクランプされ、チャック搬送ベルト10,エアー吸
引式の記録紙搬送ベルト11a〜11cにより、各感光体ドラ
ム1a〜1dの下を通り搬送される。この際、各転写器5a〜
5dにより、感光ドラム1a〜1d上の各色トナー画像は記録
紙100上に重ね転写される。その後、記録紙チャック16
が第12図（ａ）に示すようにプーリ15に到達してさらに
第12図（ｂ）の位置まで進むと、プーリ15と同軸に各グ
リッパ16₂に対応して設けられたガイド板16₃の凸部16₄
がグリッパ16₂のグリップ爪16₅と係合を開始する。これ
により、グリップ爪16₅は第12図（ｃ）に示すように図
示しないスプリングの賦勢力に抗し回動して記録紙100
のクランプを釈放する。その後グリッパ16₂はさらに下
方に進むが、記録紙は紙の持つ腰のために下方に下がる
ことなく直進して定着ユニット13に進入し、ここでトナ
ー像定着が行われる。定着を完了した記録紙100は用紙
トレイ12に排出される。一方、グリッパ16₂は、所定量
進むとグリップ爪16₅が凸部16₄から離脱し、該グリップ
爪16₅がスプリングに賦勢されて閉じた状態でプーリ14
に向い移動して行く。プーリ14の部分にも同様の凸部付
ガイド板が設けられており、プーリ14に到達したグリッ
パ16₂のグリップ爪16₃が開かれて、該部分に、次に繰り
出された記録紙100が進入する。そして、グリッパ16₂が
さらに進んでグリップ爪16₃が凸部から釈放されると、
該記録紙100はグリップ爪16₃によりクランプされて記録
紙搬送が開始される。前述した最初の記録紙のクラン
プ，搬送も同様に行われるものである。

このような装置で使用される熱定着方式の従来のトナ
ー定着機構の構造を第13図に示す。第13図において、17
はアルミニウム等の素管17aの表面にシリコーンゴム等
の弾性層17bをコートしたヒートローラ、18はヒートロ
ーラ17に圧接するバックアップローラ、19はヒートロー
ラ17加熱用のヒータ、20a,20bは各ローラに付着したト
ナーや塵を取り除くためのローラクリーナ、21は熱電
対、22はヒートローラ17から紙を剥がす紙爪、23はロー
ラ間に紙を誘導するペーパガイド、24は定着した紙を外
部に誘導するペーパーガイド、25はヒートローラ17の表
面に常に均一なオイルを塗布するためのオイル塗布装
置、26は定着器の側板である。

このような構成のトナー定着機構の作用は次の通りで
ある。

トナー画像27が形成された記録紙100は第13図の右方
から搬送されてくる。ローラ定着部では、ヒートローラ
17をヒータ19により加熱して、これを熱電対21で検知し
さらにコントローラを介すことによりヒートローラ17の
表面温度を一定に保つ。ヒートローラ17の表面が所望の
温度になったのを検知した後に、上記のように右方から
搬送されてくるトナー画像27が形成された記録紙100を
ヒートローラ17とバックアップローラ18の間に通す。こ
のとき、記録紙100上のトナー画像27はヒートローラ17
からの熱とローラ間の圧力により溶解して、ローラ間通
過後の温度低下により定着，固化する。この場合、ヒー
トローラ17の表面には弾性層17bが形成されているた
め、トナー画像27の表面は平滑化され、明度，彩度の良
好な色再現域の広い画像が得られる。また、オイル塗布
装置25はローラ間をトナー画像を乗せた記録紙が通過す
る際にトナーがヒートローラ17に付着しないようにする
役割を果たすものである。ヒートローラ17上にオイルを
塗布していない場合は、ヒートローラ17へのオフセット
により画像表面が荒れる他、表面のトナーがヒートロー
ラ17に取られるために記録紙上の画像の色も変化する。

〔発明が解決しようとする課題〕

カラートナーを用いた記録装置で記録紙100の両面に
印字を行うには、表面に付着したトナー画像27を保ちな
がら裏面印字を行わなければならない。そこで、従来よ
りの黒トナーのみの出力においては、一度定着ユニット
を通過させて十分定着を行った後に記録紙100を裏返
し、裏面に印字を行っている。しかし、カラー画像印字
においては、定着ユニットにおいて定着を行った場合、
トナー画像印字面にヒートローラ17に塗布したオフセッ
ト防止オイルが付着し、また記録紙裏面においてもバッ
クアップローラ18にあるオイルが付着する。裏面印字の
際にこの記録紙に付着したオイルが像形成部分特に感光
体ドラム1a〜1dに付着した場合には、オイル付着部分に
トナーが機械的に付着したり、感光体ドラム1a〜1dの電
気特性の低下に伴う印字品質の劣化が起こる。

そこで、色再現域の安定した画像を得るためには、こ
の定着部分で記録紙表面に形成したトナー画像27が裏面
の画像形成において乱れないようにし、かつ画像形成部
分にオイル付着等の影響を与えないようにしなければな
らない。

さらに、記録紙の両面に印字したトナー画像は定着ユ
ニットにおいて充分に溶けなければならない。これは、
トナーを用いて行うカラー表現は減法混色により表現さ
れるために、定着後のトナー画像では下のトナー層から
の反射光も表面に出てこなくてはならないからである。
また、色再現域を広くかつ写真のような光沢のある画像
を得るためには、定着後のトナー画像の表面をより平滑
にする必要がある。しかし、この定着部分においては、
従来からの熱ローラ定着のみでは記録紙両面に付着して
いるトナー画像を溶融するのに非常に多くのエネルギを
必要とし、熱ローラ定着器に多くの負担がかかる。

本発明は、カラートナーを用いた両面印字を可能と
し、かつ、定着のための熱的負担を軽減して良好なカラ
ー画像を形成することのできる画像形成装置を提供する
ことを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明では、水平搬送路
を通り循環するベルト上にクランプ手段によって保持さ
れる記録媒体の表裏に、前記水平搬送路を挟んで前記ベ
ルトと対向配置させたプロセスユニットによりカラート
ナー画像を形成する画像形成装置において、記録媒体上
に形成されたカラートナー画像を前記ベルト上で仮定着
する近赤外線ランプを設けるとともに、前記プロセスユ
ニットの後段に、表面にカラートナー画像が形成された
記録媒体が通過するときは前記クランプ手段と係合せ
ず、その後反転されて再び前記クランプ手段（31）によ
り保持され前記水平搬送路に進入して裏面にカラートナ
ー画像が形成された記録媒体が通過するときに前記クラ
ンプ手段と係合して記録媒体を釈放させる釈放手段を設
け、さらに、前記釈放手段により釈放されて排出される
記録媒体の両面のカラートナー画像を熱定着する熱定着
器を設けた構成とする。

〔作用〕

記録媒体の表，裏に形成されたトナー画像はそれぞれ
非接触型の近赤外線ランプで仮定着され、その後該表裏
のトナー画像が熱定着器により定着されるようになって
いるため、記録媒体上にオイルが付着して像形成部に悪
影響を与える従来の問題を解決することができる。ま
た、定着前に近赤外線ランプにより予備加熱されている
ので、熱定着器の熱的負担を軽減でき、良好なトナー画
像が得られる。

〔実施例〕

以下、第１図乃至第９図に関連して本発明の実施例を
説明する。

第１図は本例のカラー電子写真記録装置（画像形成装
置）の構造概要を示す側面図で、図中、31はクランプ手
段、32は釈放手段、33は近赤外線ランプ、34は熱定着器
である。なお、第10図と同様の構成部材には同符号を用
いている。

本例の画像形成装置の構成・作用の詳細は次の通りで
ある。

は、第３図に示すようにベルト10に取り付けられたクラ
ンプ手段（従来の記録紙チャック16に相当）31のグリッ
パ31₂により支持板31₁との間にクランプされて水平搬送
路上を搬送され、該記録紙100の表面に従来と同要領で
トナー画像が形成される。その後、該トナー画像は近赤
外線ランプ33により仮定着される。この表面へのトナー
画像形成時には、釈放手段32のカム32₁は第４図（ｂ）
のように位置決めされていてグリッパ31₂のグリップ爪3
1₄と一体のレバー31₅と係合せず、しかもガイド板31₃に
は凸部が形成されていないので、クランプ手段31は記録
紙100をクランプしたままで第５図（ａ）〜（ｃ）に示
すように移動し、その後水平に第１図の右方に移動して
行く。従来の記録紙搬送ベルト11a〜11dの代わりに設け
られた記録紙搬送ベルト35a〜35cは、多くの吸引口を備
えた記録紙吸着保持用のもの（内側が図示しない吸気手
段により吸引される）で、水平搬送時に記録紙100はこ
の記録紙搬送ベルト35a〜35cにより保持される。第２図
はこの記録紙搬送ベルト35a〜35cを示している。その後
クランプ手段31が記録紙搬送ベルト35cを通過して第６
図のように位置決めされたカム36に達すると、レバー31
₅が該カム36と係合して押し下げられ、グリップ爪31₄が
第６図（ｂ）のように回動して記録紙100のクランプは
釈放される。なお、カム36が第６図（ｂ）の位置に位置
決めされるのは両面印字の場合で、片面印字の場合は第
６図（ａ）のように位置決めされてレバー31₅とは係合
しない。このクランプ釈放時点では、記録紙先端部は記
録紙搬送ベルト35aから外れており、従ってクランプを
釈放された記録紙100の先端は第６図（ｂ）に示すよう
に垂れ下がる。ここで、グリッパ31₂がカム36を通過す
ると、グリップ爪31₄は図示しないスプリングに賦勢さ
れて閉じる。しかし、記録紙100は先端部が垂れ下がっ
たまま搬送され、各グリッパ31₂の間に位置するように
設けられた紙分離爪（図示せず）により第１図に示すよ
うに用紙カセット８′へと送り込まれる。用紙カセット
８′に入った記録紙100は、ピックアップローラ９′ま
たはエアー吸引等により再び用紙搬送系に戻され、従来
と同様にプーリ14の部分に設けられている凸部付ガイド
板との係合により開かれているグリッパ31₂に進入して
クランプされ、再び水平搬送路を通り搬送されて裏面へ
のトナー画像形成が行われる。その後記録紙100が近赤
外線ランプ33に達すると、ここでトナー画像仮定着が行
われる。この場合、カム32₁は第４図（ａ）の位置に位
置決めされるとともに、エアーブロアー32₂からエアー
が吹き出すので、グリッパ31₂のレバー31₅は該カム32₁
との係合により押し上げられてグリップ爪31₄は記録紙
クランプを釈放する。釈放された記録紙100は、エアー
により水平状態を保たれて赤外線ランプ33を通過して熱
定着器34に進入する。なお、エアーブロアー32₂からの
エアーブロアーは、グリッパ31₂がカム32₁を通過した後
停止する。

仮定着用近赤外線ランプ33の各種例を第７図及び第８
図に示す。

第７図は集光熱線型の近赤外線ランプ33Aを示し、41
は近赤外線光源、42は反射板、43は反射板42の放熱部で
ある。

また、第８図は平行熱線型の近赤外線ランプ33Bを示
し、44は近赤外線光源、45は反射板、46は反射板45の放
熱部である。

いずれの場合も、近赤外線光は矢印で示すように反射
されて記録紙100上のトナー画像を仮定着する。

熱定着器34の構成・作用を第９図により説明すると次
の通りである。

第９図において、51はバックアップローラ、52はオイ
ル塗布装置である。なお、第13図と同様の構成部材には
同符号を用いている。

バックアップローラ51は、ヒートローラ17と同様のも
ので、内部にヒータ53を備えている。

オイル塗布装置52は、バックアップローラ51の表面に
オフセット防止用オイルを塗布するためのものである。

各ローラ17,51の表面には2mm厚さのシリコーンゴムが
コートされ、該各ローラ17,51間の接触圧は線圧で1.5kg
f/cmである。また定着時の各ローラ17,51の表面（シリ
コーンゴムの表面）温度は170℃で、仮定着用の近赤外
線ランプ33Bへの印加電圧はAC100Xとした。

前述のように、両面にトナー画像を形成した記録紙10
0は、裏面の仮定着を近赤外線ランプ33Bにて行った後、
熱定着器34のローラ17,51の間に進入し、ここで完全に
定着された後、用紙トレイ12に排出される。記録紙裏面
印字後に行う仮定着は、トナー表面を溶融するだけでな
く、記録紙の加熱にもなるために、熱ローラ定着を助け
る予備加熱としても作用する。従って、熱定着器34の熱
的負担を軽減でき、良好なカラー画像を得ることができ
る。

上述の仮定着の効果を確かめるために、表面印字時に
トナー画像の仮定着部分を指で擦ったところ、未定着像
と異なり、トナー画像が乱れることはなかった。また、
記録紙を裂いて見たところ、トナー表面と記録紙との間
の未定着トナーは粉体として存在していることも確認さ
れた。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、表面印字後にト
ナー画像を非接触型の近赤外線ランプにより仮定着し、
その後記録媒体を反転させて水平搬送路に再び供給して
裏面印字を行い、該裏面に形成したトナー画像を上記近
赤外線ランプにより仮定着した後、該記録媒体の両面の
トナー画像を熱定着器により定着するようになってい
る。

従って、記録媒体上にオイルが付着して像形成部に悪
影響を与える従来の問題を解決することができ、また、
熱定着器の熱的負担を軽減して良好なトナー画像を得る
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の、カラー電子写真記録装置の
構造概要を示す側面図、第２図は同、記録紙搬送ベルトの詳細図、第３図は同、クランプ手段及び釈放手段の構造を示す斜
視図、第４図（ａ），（ｂ）は同、釈放手段の作用説明図、第５図（ａ），（ｂ），（ｃ）は同、クランプ手段の作
用説明図、第６図（ａ），（ｂ）は同、用紙反転部の作用説明図、第７図は同、近赤外線ランプの構造説明図、第８図は同、他の近赤外線ランプの構造説明図、第９図は同、熱定着器の構造を示す側面図、第10図は従来のカラー電子写真記録装置の構造概要を示
す側面図、第11図は従来の記録紙チャックの構造を示す斜視図、第12図（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来の記録紙チャック
の作用説明図、第13図は従来のトナー定着機構の構造を示す側面図で、図中、 10はベルト、 31はクランプ手段、 32は釈放手段、 33,33A,33Bは近赤外線ランプ、 34は熱定着器、 100は記録紙（記録媒体）、 P1,P2,P3,P4はプロセスユニットである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭51−16031（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−66576（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−143339（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/20 G03G 15/16 G03G 15/00 106

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水平搬送路を通り循環するベルト（10）上
にクランプ手段（31）によって保持される記録媒体の表
裏に、前記水平搬送路を挟んで前記ベルト（10）と対向
配置させたプロセスユニット（P1,P2,P3,P4）によりカ
ラートナー画像を形成する画像形成装置において、記録媒体上に形成されたカラートナー画像を前記ベルト
（10）上で仮定着する近赤外線ランプ（33）を設けると
ともに、前記プロセスユニット（P4）の後段に、表面にカラート
ナー画像が形成された記録媒体が通過するときは前記ク
ランプ手段（31）と係合せず、その後反転されて再び前
記クランプ手段（31）により保持され前記水平搬送路に
進入して裏面にカラートナー画像が形成された記録媒体
が通過するときに前記クランプ手段（31）と係合して記
録媒体を釈放させる釈放手段（32）を設け、さらに、前記釈放手段（32）により釈放されて排出され
る記録媒体の両面のカラートナー画像を熱定着する熱定
着器（34）を設けたことを特徴とする画像形成装置。