JP5212279B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、詳しくは記録紙に定着されたトナー像の光沢ムラ防止に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体に形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を記録紙に転写し、この後、記録紙に転写されたトナー像を定着している。

定着手段でトナー像が定着された記録紙は、定着手段の記録紙搬送方向下流側に配設された一対の搬送ローラを備えた搬送ローラ対で挟持、搬送され、排紙される。この時、加熱された記録紙上のトナー像が、冷却不十分な状態で搬送ローラに接触、即ち挟持される場合がある。この場合、特に高濃度画像域では、搬送ローラに接触した部分とそれ以外の部分とでトナーが含有しているワックス等の冷却速度に差が生じ、光沢ムラ（光沢差）が生じる。光沢ムラは、高光沢となることも、低光沢となることもある。この光沢ムラが生じると、所謂ローラマークとなり画像を劣化させる。

このような光沢ムラを低減するために、定着後の下流側で最近接の搬送ローラが記録紙と接触するまでの区間に冷却手段を設けトナー像を十分に冷却することが開示されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

また、定着後の下流側で最近接の搬送ローラが記録紙と接触するまでの区間に冷却手段を設けトナー像を冷却し、冷却が不十分の場合には、記録紙の搬送速度を遅くして冷却時間を長くすることが開示されている（例えば特許文献３参照）。

また、定着後の下流側で最近接のローラに間隙を設け、ローラがトナー像に接触しない（記録紙を挟持しない）構成とすることが開示されている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００３−２１９７８号公報 特開２００６−７８８１６号公報 特開２００５−６２７００号公報 特開２００３−２０１４９号公報

特許文献１及び２のように、定着手段に最近接の搬送ローラが記録紙と接触するまでの区間でトナー像を十分に冷却することは、一般的に行われる方式である。しかし、短納期、オンデマンド、少量多種印刷の、所謂プロダクション印刷市場向けで高生産性が求められるような機種では記録紙搬送も高速となるため、トナー像を十分に冷却することは困難であることが多い。

特許文献３のように、記録紙の搬送速度を遅くした場合、搬送速度全体を遅くするとプリントの生産性低下を招く恐れがある。また、記録紙の搬送経路中で部分的に搬送速度を遅くした場合には、次の記録紙との間隔を詰めることとなり、記録紙の搬送間隔の最小限界を考慮すると搬送速度を遅くすることにも限度があるため、搬送速度を遅くすることは、高生産機種には不向きである。

特許文献４のように、最近接のローラに間隙を設けた場合、間隙を設けたローラは安定して記録紙を搬送できないため、最近傍の次の搬送ローラは搬送不良とならないように記録紙を挟持して搬送する必要がある。この時、最近傍の次の搬送ローラに記録紙が接触するまでにトナー像を十分に冷却しなければ、この搬送ローラで同様に光沢ムラが発生する。最近傍の次の搬送ローラを配置できる位置は、記録紙の搬送性を考慮すると、装置が対応する最小の記録紙サイズを搬送可能な位置に限定され、冷却区間も制約されるため、トナー像を十分に冷却することができない恐れがある。

本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、装置が対応する記録紙の最小サイズに対応するために冷却手段を設けたり、対応する記録紙の最小サイズを制限したりすることなく光沢ムラ（ローラマーク）の発生を低減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する。

上記目的は、以下の構成により達成される。

１．画像情報に基づきトナー像を形成する画像形成手段と、
前記トナー像を記録紙に転写する転写手段と、
前記記録紙に転写された前記トナー像を加熱し、前記記録紙に定着させる定着手段と、
前記定着手段よりも前記記録紙の搬送方向下流側で前記記録紙の最小長さ以内に配設され、前記トナー像が定着された前記記録紙を挟持して搬送する、一対の搬送ローラを備えた２つ以上の搬送ローラ対と、
少なくとも１つ以上の前記搬送ローラ対の温度を測定する温度測定手段と、
前記２つ以上の搬送ローラ対の搬送される前記記録紙のトナー像が形成された面に接する搬送ローラを、それぞれ独立に前記記録紙との接離を制御する制御手段と、を有し
前記制御手段は、温度測定手段の測定データに基づき、所定の温度領域に達した搬送ローラ対のトナー像が形成された面側の搬送ローラを前記記録紙から離間するように制御することを特徴とする画像形成装置。

２．前記制御手段は、前記２つ以上の搬送ローラ対のうち、前記所定の温度領域に達した搬送ローラ対を前記記録紙から離間する際に、他の搬送ローラ対の少なくとも１つのローラ対が前記記録紙を挟持するように制御することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。

３．前記２つ以上の搬送ローラ対は、同時に全ての搬送ローラ対の温度が所定の温度領域に達することがないように定着手段からの距離が、それぞれ設定されていることを特徴とする前記１または２に記載の画像形成装置。

４．前記２つ以上の搬送ローラ対の１つ以上に、同時に全ての搬送ローラ対の温度が所定の温度領域に達することがないように、トナー像側の搬送ローラを加熱する加熱手段または冷却する冷却手段の何れかを設けたことを特徴とする前記１から３の何れか１項に記載の画像形成装置。

上記のように、記録紙を搬送する搬送ローラを、その温度が記録紙に光沢ムラ（ローラマーク）を生じさせる所定の温度領域に達した時に、記録紙から離間させ非接触とすることで、記録紙に発生する光沢ムラの低減を図ることが可能な画像形成装置とすることができる。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す図である。 定着装置９の近傍の部分図である。 ローラの離間した状態を示す図である。 ローラ形状の例を示す図である。 プリント開始後の搬送ローラ１０１ｂ及び搬送ローラ１０２ｂの、温度の推移を示す図である。 搬送ローラ１０１ｂ及び搬送ローラ１０２ｂの接離の制御のブロック図である。 搬送ローラの温度とローラマークの関係を示す図である。

本発明の発明者は、前述のように加熱された記録紙上のトナー像が冷却不十分な状態で搬送ローラに接触すると光沢ムラ（ローラマーク）が生じることから、光沢ムラはトナー像とそれに接触する搬送ローラとの温度差により生じると考察した。

ここで、トナー像と搬送ローラの接触とは、記録紙が一対の搬送ローラで圧着され挟持される状態のことを指す。

しかし、搬送中のトナー像の温度を安定して測定することは困難であるため、測定可能な搬送ローラの温度に注目して、光沢ムラ発生の検討を行った。画像形成装置でプリントして実験を行い、記録紙１枚目から定着手段に最近接の搬送ローラの温度を測定し、ローラマークの発生の有無を目視で評価し、関連性を調査した。

図７は、本実施の形態における最近接の搬送ローラの温度とローラマークの関係を示す図である。

ローラマークに関し、図中の○印はローラマークの発生が認められないもの、△印は認められるがプリントとして供することができるもの、×印は顕著に認められプリントとして供することができないものを示す。但し、○印に近い△印と×印に近い△印では、差異が認められる。

上記の調査により、ローラマークは記録紙１９〜３６枚目の間、即ち搬送ローラ温度４２〜４８℃の間で顕著に発生することが確認できた。そこで、少なくとも搬送ローラ温度が４２〜４８℃の間の時は、トナー画像と搬送ローラの接触を回避することが必要との知見を得た。

このような搬送ローラの温度とローラマークの関連性は、紙種等により異なることもあるので、その装置で用いられる紙種毎に予め実験等で求めておくことが好ましい。

以下に本発明に係る画像形成装置の実施の形態について図を参照して説明する。なお、本発明は、以下に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る画像形成装置の一例を示す図である。

本発明に係る画像形成装置ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、画像形成手段として複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、転写手段として無端ベルト状の中間転写体６を有する転写ユニット６０、給紙搬送手段及び定着手段として定着装置９、制御手段である制御部５００等を有する。

以下、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを総称して画像形成部１０ともいう。

画像形成装置ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面または両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。

ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに送られる。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを配置している。黒（Ｂｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを配置している。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光手段３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光手段３Ｋは、潜像形成手段を構成する。

中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。

定着装置９は、芯金上に弾性体層を有する第１加圧ローラ９３と、内部に加熱手段を有する加熱ローラ９２と、第１加圧ローラ９３と加熱ローラ９２の間に張架された無端状の定着ベルト９１と、第１加圧ローラ９３と対向する位置に定着ベルト９１に圧接可能に配設され、定着ニップ部を形成する第２加圧ローラ９４と、を備える。定着装置９は、未定着画像を担持する記録紙Ｐの未定着トナー面が定着ベルト９１と接触する向きで定着ニップ部を通過することで未定着トナーを記録紙Ｐに、加熱・加圧して定着する。

かくして、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより逐次重ね合わせて転写されて（１次転写）、カラー画像が合成された画像が形成される。

給紙カセット２０内に収容された記録紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。

カラー画像が転写された記録紙Ｐは定着装置９において加熱・加圧され、記録紙Ｐ上のカラー画像が定着される。その後、定着装置９に近接して設けられた、それぞれ一対の搬送ローラを備えた搬送ローラ対１０１、１０２により圧着、挟持されて搬送され、更に排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。

一方、転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。

制御部５００は、画像形成装置ＧＨ及び画像読取装置ＹＳの各部の制御を行う。

図２は、定着装置９の近傍の部分図である。

定着装置９の記録紙搬送下流側に、記録紙を挟持して搬送する搬送ローラ対が、定着装置９から画像形成装置ＧＨが通紙可能な記録紙Ｐの最小長さの範囲内に２つ以上配設される。図２は、搬送ローラ対として１０１及び１０２の２つを配設した例である。従って、上記の記録紙Ｐの最小長さをＰＬとすると図２中の距離Ｄは、Ｄ≦ＰＬとされる。これにより、搬送ローラ対として１０１及び１０２の何れかが圧着していれば、最小長さの記録紙Ｐを挟持搬送することができる。

搬送ローラ対１０１及び１０２は、それぞれ搬送ローラ１０１ａ、１０１ｂ及び１０２ａ、１０２ｂを備えている。図４は、そのローラ形状の例を示す図である。ローラの材質としては、例えばゴム等が用いられる。

搬送ローラ１０１ｂは搬送ローラ１０１ａと、搬送ローラ１０２ｂは搬送ローラ１０２ａと接離可能に、即ち記録紙Ｐのトナー像が形成された面と接離可能に構成されている。

搬送ローラ１０１ｂ及び搬送ローラ１０２ｂの温度は、それぞれの近傍に配設された温度測定手段である温度センサー１０５により測定される。

搬送ローラ１０１ａと搬送ローラ１０２ａは、駆動手段（不図示）により回転駆動され、それぞれ搬送ローラ１０１ｂ及び搬送ローラ１０２ｂと圧着状態の時、記録紙Ｐを挟持して搬送する。

図６は、搬送ローラ１０１ｂ及び搬送ローラ１０２ｂの接離の制御のブロック図である。

制御部５００は、温度センサー１０５での測定データに基づき、搬送ローラ１０１ｂ及び搬送ローラ１０２ｂを移動する移動機構５１０により、搬送ローラ１０１ｂ及び搬送ローラ１０２ｂの接離をそれぞれ独立して制御する。即ち、所定の温度領域に達した搬送ローラ１０１ｂ及び搬送ローラ１０２ｂを記録紙Ｐから離間するように制御する。

本実施の形態では、温度センサー１０５は、搬送ローラ１０１ｂ及び搬送ローラ１０２ｂにそれぞれ設けたが、どちらか１つ或いは搬送ローラ１０１ｂ、１０２ｂの近傍に配設された他の温度センサーの測定結果を参照して各ローラの温度を類推するようにしてもよい。この場合には、予め実験等により温度センサーと各ローラの温度との関係を導き出しておくことで可能となる。

次に、搬送ローラ１０１ｂ及び搬送ローラ１０２ｂの接離の制御について説明する。

図５は、本実施の形態におけるプリント開始後の搬送ローラ１０１ｂ及び搬送ローラ１０２ｂの、温度の推移を示す図である。線Ａは搬送ローラ１０１ｂの、線Ｂは搬送ローラ１０２ｂの温度推移を示す。

前述のように、本実施の形態では、ローラマークは搬送ローラ温度４２〜４８℃の間で顕著に発生した。そこで、安全性を考慮し、プリントとして供することができないローラマークの発生領域、即ち搬送ローラの所定温度領域を図７の△印の略中間の温度を境界値とし４０〜５０℃の間と設定した。即ち搬送ローラ１０１ｂ、１０２ｂの温度が４０〜５０℃の時、それぞれのローラが記録紙Ｐと接触しないように搬送ローラ１０１ｂ、１０２ｂの接離が制御される。

搬送ローラ１０１ｂ、１０２ｂの接離の制御は、以下のように行われる。

〈プリント開始前〉
図５に示すように搬送ローラ１０１ｂ及び搬送ローラ１０２ｂ共に所定の温度（４０〜５０℃）に達していないため、搬送ローラ１０１ｂ及び搬送ローラ１０２ｂは圧着されている。即ち、記録紙Ｐと接触可能状態になっている。図２は、この状態を示す。

〈プリント開始後〉
１．プリント開始後、図５（１）の状態になると、搬送ローラ１０１ｂの温度が４０℃になるため、搬送ローラ１０１ｂは搬送ローラ１０１ａから離間され、搬送ローラ１０１ｂと記録紙Ｐとは非接触状態となる。図３（ａ）は、搬送ローラ１０１ｂが搬送ローラ１０１ａから離間した状態を示す。
２．プリントが継続され、図５（２）の状態になると、搬送ローラ１０１ｂの温度が５０℃を超えるため、搬送ローラ１０１ｂは搬送ローラ１０１ａに圧着され、搬送ローラ１０１ｂと記録紙Ｐとは接触状態となる。即ち、図２の状態となる。
３．プリントが継続され、図５（３）の状態になると、搬送ローラ１０２ｂの温度が４０℃になるため、搬送ローラ１０２ｂは搬送ローラ１０２ａから離間され、搬送ローラ１０２ｂと記録紙Ｐとは非接触状態となる。図３（ｂ）は、搬送ローラ１０２ｂが搬送ローラ１０２ａから離間した状態を示す。
４．プリントが継続され、図５（４）の状態になると、搬送ローラ１０２ｂの温度が５０℃を超えるため、搬送ローラ１０２ｂは搬送ローラ１０２ａに圧着され、搬送ローラ１０２ｂと記録紙Ｐとは接触状態となる。即ち、図２の状態となる。

本実施の形態では、搬送ローラ１０１ｂと搬送ローラ１０２ｂとが同時に所定の温度領域（本実施の形態では４０〜５０℃の間）にならない装置の構成とした。しかし、装置の構成上、搬送ローラ１０１ｂと搬送ローラ１０２ｂとが同時に所定の温度領域に達してしまう場合には、搬送ローラ１０１ｂと搬送ローラ１０２ｂとは異なるタイミングで所定の温度領域となるような、接離可能な搬送ローラ対を増設することで対応可能である。また、搬送ローラ対の増設も困難なような場合等には、搬送ローラ１０１ｂと搬送ローラ１０２ｂとが同時に所定の温度領域に達することがないように、搬送ローラ１０１ｂまたは搬送ローラ１０２ｂを冷却或いは加熱する手段を用いることが好ましい。前記冷却は、例えば冷却手段として送風ファンを用い、ローラに空気を吹き付けることにより行うことができる。また、前記加熱は、例えば加熱手段としてローラ近傍に加熱用のヒーター、またはランプ等を配置して行うことができる。

上記のように、記録紙Ｐを搬送する搬送ローラを、その温度が記録紙Ｐに光沢ムラ（ローラマーク）を生じさせる所定の温度領域に達した時に、記録紙Ｐから離間させ非接触とすることで、記録紙に発生する光沢ムラの低減を図ることができる。

また、装置が対応する記録紙の最小サイズに対応した冷却手段を設けたり、対応する記録紙の最小サイズを制限したりすることなく、様々な用紙長さに対応でき、簡易な構成で光沢ムラ（ローラマーク）の発生を低減することのできる画像形成装置を提供することが可能となる。

ＧＨ 画像形成装置
ＹＳ 画像読取装置
Ｐ 記録紙
１０、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 画像形成部
６０ 転写ユニット
６ 中間転写体
９ 定着装置
１０１、１０２ 搬送ローラ対
１０１ａ、１０１ｂ、１０２ａ、１０２ｂ ローラ
１０５ 温度センサー
５００ 制御部
５１０ 移動機構

Claims (4)

1. 画像情報に基づきトナー像を形成する画像形成手段と、
   前記トナー像を記録紙に転写する転写手段と、
   前記記録紙に転写された前記トナー像を加熱し、前記記録紙に定着させる定着手段と、
   前記定着手段よりも前記記録紙の搬送方向下流側で前記記録紙の最小長さ以内に配設され、前記トナー像が定着された前記記録紙を挟持して搬送する、一対の搬送ローラを備えた２つ以上の搬送ローラ対と、
   少なくとも１つ以上の前記搬送ローラ対の温度を測定する温度測定手段と、
   前記２つ以上の搬送ローラ対の搬送される前記記録紙のトナー像が形成された面に接する搬送ローラを、それぞれ独立に前記記録紙との接離を制御する制御手段と、を有し
   前記制御手段は、温度測定手段の測定データに基づき、所定の温度領域に達した搬送ローラ対のトナー像が形成された面側の搬送ローラを前記記録紙から離間するように制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記２つ以上の搬送ローラ対のうち、前記所定の温度領域に達した搬送ローラ対を前記記録紙から離間する際に、他の搬送ローラ対の少なくとも１つのローラ対が前記記録紙を挟持するように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記２つ以上の搬送ローラ対は、同時に全ての搬送ローラ対の温度が所定の温度領域に達することがないように定着手段からの距離が、それぞれ設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記２つ以上の搬送ローラ対の１つ以上に、同時に全ての搬送ローラ対の温度が所定の温度領域に達することがないように、トナー像側の搬送ローラを加熱する加熱手段または冷却する冷却手段の何れかを設けたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の画像形成装置。

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