JP5386904B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明の請求項2に係る画像形成装置によれば、本構成を有していない場合と比較し、無端の帯状部材にしわが発生する可能性を低減させつつ、この帯状部材を迅速に加熱することができる。
本発明の請求項3に係る画像形成装置によれば、無端の帯状部材にしわが発生する可能性を低減させつつ、温度に応じて記録材に形成された画像を定着させる処理を開始することができる。
[A.構成]
[A−1.画像形成装置の構成]
図1は、本実施形態に係る画像形成装置1の構成を示す図である。同図に示すように、画像形成装置1は、用紙収容部12と、画像形成ユニット13Y,13M,13C,13K(以下、特に区別の必要がない場合は、これらを総称して「画像形成ユニット13」と記す)と、転写装置14と、定着部15と、搬送装置19および制御部20を備えている。これらの各構成は、制御部20によって制御されている。この制御部20は、CPU(Central Processing Unit)と(Read Only Memory)やEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)等の記憶装置を内蔵し、CPUが記憶装置に記憶されているプログラムを実行することにより、画像形成装置1全体を制御する。なお、符号のY,M,C,Kはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーに対応した構成であることを意味している。
用紙収容部12は、A3やA4などの予め定められたサイズにカットされた用紙を収容する。用紙収容部12に収容されている用紙は、制御部20の指示により1枚ずつ取り出され、用紙搬送路を経由して転写装置14へと搬送される。
図2は、定着部15を説明するための図である。定着部15は、無端ベルト50と、第1支持ロール51と、第2支持ロール52と、第3支持ロール53と、加圧ロール55と、ヒートシンク56と、対向ロール57A,57Bとを備える。無端ベルト50は、ゴム等の弾性のある材質で形成された無端状のベルト部材である。この無端ベルト50の内周側には、第1支持ロール51、第2支持ロール52および第3支持ロール53(以下、これらを総称して支持ロール51〜53という)が設けられている。また、ヒートシンク56は、この無端ベルト50の内周側において、その内周面に沿うように設けられている。無端ベルト50はこれらの支持ロール51〜53に掛け回されている。これらの支持ロール51〜53は、いずれも正方向およびその逆方向の両方に回転可能に構成されている。そして、これらのうち少なくともいずれか1つの支持ロール51〜53が図示せぬ駆動部によって、上記の正方向または逆方向に回転させられる。この回転運動が無端ベルト50に伝わることにより、無端ベルト50は正方向または逆方向に周回する。ここで、正方向とは、第1支持ロール51→第2支持ロール52→第3支持ロール53→第1支持ロール51という順序で無端ベルト50を周回させる方向をいう。第1支持ロール51は、その内部にハロゲンランプなどの熱源511を有し、接触面を通じて無端ベルト50を加熱する。加熱された無端ベルト50は用紙と接触し、用紙表面の温度を約90度に加熱する。
次に画像形成装置1の動作について説明する。無端ベルト50により用紙を加熱して用紙上に形成された画像を定着させる定着時の動作と、この定着の前に第1支持ロール51により無端ベルト50を加熱する定着前の動作とに大別される。
[B−1.定着前の動作]
図4は、定着前の定着部15を説明するための図である。同図に示すように、加圧ロール55は図3における位置P32の近傍で無端ベルト50に接し、無端ベルト50を外側から加圧する。そして、支持ロール51〜53のいずれかが図示しない駆動部によって逆方向に回転させられることにより、第1支持ロール51は、矢線A41方向に回転する。そして、この回転運動を受けて無端ベルト50は、同図に示すように矢線A40方向に周回する。加圧ロール55は、無端ベルト50の周回に沿って、同図に示すように矢線A45方向に回転する。このように無端ベルト50が逆方向である矢線A40方向に周回している状態で、熱源511は発熱し、第1支持ロール51の外周面を介して無端ベルト50を加熱する。これとともに、ヒートシンク56の図示しない回転ファンがモータにより回転させられ、定着部15内の熱せられた空気が画像形成装置1の外部へ放出される。ここで、図示しない温度計により定着部15内の予め定められた検出位置の温度が検出され、この検出温度に応じた信号が制御部20に出力される。制御部20は、内蔵する記憶装置に記憶された閾値を参照し、この検出温度が閾値を超えるまで、この動作を継続する。ここでは一例として、閾値を90度とし、温度検出位置を無端ベルト50の表面とする。
図5は、定着時の定着部15を説明するための図である。温度計から受け取った信号に示される、無端ベルト50の表面の検出温度が上述した閾値90度を超えると、制御部20はこれを検知して上述した定着前の動作を停止する。そして、制御部20は、同図に示すように、支持ロール51〜53のいずれかを正方向に回転させることによって、無端ベルト50を矢線A50方向に周回させる。この結果、第1支持ロール51は矢線A51方向に回転し、加圧ロール55は矢線A55方向に回転する。続いて、制御部20は、用紙収容部12と、画像形成ユニット13と、転写装置14を駆動し、用紙を搬送して用紙上に画像を形成させる。無端ベルト50が矢線A50方向(正方向)に周回しているときに、用紙が、転写装置14の二次転写ロール42から搬送されてくると、この用紙は、無端ベルト50と加圧ロール55の間に挿入され、熱と圧力とを加えられる。そして、無端ベルト50と加圧ロール55との間から排出されたこの用紙は、対向ロール57A,57Bによって無端ベルト50へ押さえ付けられる。この用紙は、無端ベルト50を介して第1支持ロール51によって加熱されている。そして、この用紙の熱は、対向ロール57A,57Bによって押さえ付けられた位置において、無端ベルト50を介してヒートシンク56に奪われる。これにより、定着部15は加熱した用紙から熱を奪って、その用紙を冷却する。その結果、用紙の表面に保持されたトナー像は溶融状態にされた後に冷却され、用紙に定着する。
図6は、本実施形態に係る画像形成装置1を使用した際の実験結果を表した図である。同図には、従来装置(画像を定着させる前に無端ベルトを正方向に回転させつつ加熱した以外は、画像形成装置1と同様の構成および条件を備えた装置)を用いた2例と比較して、本実施形態の画像形成装置1の結果が記述されている。従来装置を用いた場合、加圧が「有」である(すなわち加圧ベルトによる無端ベルトへの加圧がある)と、しわも「有」になった(すなわち、しわが発生した)。また、従来装置で、加圧を「無」にすると、しわは「無」になったが、加熱時間が「30分」となった。従来装置では、支持ロールと無端ベルトとの間で滑りが生じないように支持ロールの回転速度を抑えなければならないからである。しかし、本実施形態の画像形成装置1を用いた場合には、加圧は「有」であるが、しわは「無」となり、しかも加熱時間は「7分」となった。したがって、無端ベルトにしわを発生させないように加熱するために必要な時間は、本実施形態に係る画像形成装置1を用いると、従来装置に比べて1/4以下になった。
上述した実施形態を次の例のように変形してもよい。また、これらの変形例を組み合わせてもよい。
(1)上述した実施形態において、無端ベルト50の内周側に第1支持ロール51を備えており、この第1支持ロール51の内側に熱源511を備えていたが、定着部15の構成はこれに限らない。例えば、加圧ロール55の内側に熱源を備えることで、加圧ロール55により、無端ベルト50を加熱してもよい。要するに、加圧ロール55が、加熱手段を兼ねてもよい。また、第2支持ロール52と第3支持ロール53の内側に熱源を備えて、これらによって無端ベルト50を加熱してもよい。要するに、無端ベルト50は、外側から圧力が加えられている部分で熱も加えられていればよい。そして、定着前においてこの部分を通過した直後の無端ベルト50が、外側から圧力が加えられておらず内側のみが支持ロールに接している領域に移動するように支持ロール51〜53が回転されればよい。なお、上述した実施形態において、支持ロールは3つであったが、2つでも、4つ以上であってもよい。
なお、上述した実施形態では、加圧ロール55は移動することにより、無端ベルト50と接触したり乖離したりすることが可能なように構成されていたが、加圧ロール55は移動せずに無端ベルト50を加圧し続けるように構成されていてもよい。
また、実施形態では、冷却体としてヒートシンク56を用いていたが、これは用紙などの記録材を冷却する装置であれば何であってもよく、例えば、送風機や冷媒などを用いるものであってもよい。また、ヒートシンク56などを設けなくても、記録材を冷却できればよい。この場合、例えば、搬送中に充分に熱が拡散し、記録材が冷却されるに充分に長い無端ベルト50を用いてもよい。
なお、画像形成装置1はカラーの画像を形成する必要は無く、黒色のみのトナーを用いる画像形成装置であってもよい。
Claims (3)
- 潜像を現像剤で現像した画像を記録材に転写して、当該記録材の表面に画像を形成する画像形成手段と、
正方向およびその逆方向に回転可能な複数のロールに掛け回された無端の帯状部材と、
前記複数のロールのうちのいずれかのロールとの間で前記帯状部材を挟みこんで、当該帯状部材を加圧する加圧手段と、
前記複数のロールのうち前記加圧手段とともに前記帯状部材を挟み込むロールに備えられた熱源と、
前記記録材に形成された画像を定着させる前に、前記ロールを前記逆方向に回転させて前記帯状部材を周回させつつ前記熱源により当該帯状部材を加熱させ、前記記録材に形成された画像を定着させるときには、前記ロールを前記正方向に回転させて、加熱させられた前記帯状部材を周回させ、当該帯状部材に接する前記記録材に形成された画像を定着させるよう前記熱源および前記ロールの回転の制御を行う制御手段と
を具備し、
前記帯状部材の、前記熱源を備えたロールに接触することにより加熱された部分が前記ロールとの間で加圧されるまでの時間は、前記制御手段が、前記ロールを前記逆方向に回転させて当該帯状部材を周回させた場合の方が、当該ロールを前記正方向に回転させて当該帯状部材を周回させた場合よりも長い
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、記録材に形成された画像を定着させる前に、前記ロールを前記逆方向に回転させて前記帯状部材を周回させつつ、前記熱源によって前記定着を行うときの温度又はそれ以上の温度で当該帯状部材を加熱する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記帯状部材の温度を検出する検出手段を具備し、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された温度が閾値以上になると、前記ロールを前記正方向に回転させて、加熱させられた前記帯状部材を周回させ、当該帯状部材に接する記録材に形成された画像を定着させる
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。
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