JP5699656B2 - 光沢付与装置及び定着装置、画像形成装置 - Google Patents
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Description
画像の光沢度を調整する従来技術としては、例えば、特許文献1に、被記録材の未定着トナー像に少なくとも熱を与え、その未定着トナー像のトナーを軟化又は溶融させて外力により変形し得る状態にさせる加熱仮定着手段と、この加熱仮定着手段により前記変形し得る状態となったトナーの当該状態が維持されている間の被記録材を、張架されて周回する無端状ベルトの平面状態にある外周面にそのトナーのある被記録材側を圧接させて所定の距離だけ搬送してから剥離することで、そのトナーを無端状ベルトの外周面の状態にならわせるように流動させて画像の光沢を調整する画像光沢調整手段とを含む定着装置が開示されている。
例えば、特許文献2には、回転駆動される第一及び第二の駆動ロールと、これら第一及び第二の駆動ロールを含む複数の回転ロールに架け渡されて回転する無端状の定着ベルトと、第一の駆動ロールと当該第一の駆動ロールから定着ベルトの回転方向下流側に隣接する一の回転ロールとの間に設けられ当該定着ベルトをその内側から冷却する冷却部材とを有するベルト定着装置において、当該第二の駆動ロールの周速度を、当該第一の駆動ロールの周速度に比べて速くなるように設定することが記載されている。このような構成により、第一の駆動ロールから定着ベルトの回転方向下流側に隣接する冷却部材部分での張力を大きくして、定着ベルトに巻き付けぐせが付くのを防止するとともに、加熱・冷却にともなう熱収縮でおきるベルトのシワを抑え、画像の光沢ムラを防止している。
しかしながら、特許文献2に記載の構成では、定着ベルトの張力を回転方向側に大きくすることで定着ベルトと冷却部材との密着性を上げており、ベルトを搬送するために必要なトルクが増大したり、幅方向で均一な張力を得るために部品や取り付けの精度を非常に高くする必要がある。さらには、強い張力で定着ベルトと冷却部材が摺擦されるため、定着ベルト内側や冷却部材の摺擦部の磨耗が問題となる。
本発明の光沢付与装置は、第1の加圧手段と、前記第1の加圧手段の、記録媒体の搬送方向で、下流に設けられた分離手段と、前記第1の加圧手段と前記分離手段に張架された無端状の搬送手段と、前記搬送手段を介して前記第1の加圧手段を押圧してニップを形成する第2の加圧手段と、前記第1の加圧手段と前記分離手段の間で、前記搬送手段内部に設けられた冷却手段とを有し、前記ニップにおいて記録媒体上のトナー像が加熱および加圧されて、前記ニップを通過した前記記録媒体が前記搬送手段に密着したまま搬送され、前記分離手段によって分離される光沢付与装置において、前記搬送手段に接触し、前記搬送手段の幅方向の張力を発生させる張力発生手段を設けて、かつ、前記張力発生手段は、前記搬送手段の幅方向両端部に設けられ、前記記録媒体の通紙領域外で接触する回転体を有し、前記回転体は、前記搬送手段の搬送方向に対して外側に向いていて、前記搬送手段を介して前記冷却手段を押圧することを特徴とする。
また、本発明の光沢付与装置は、さらに、前記回転体は、前記搬送手段の搬送方向に複数設けたことを特徴とする。
また、本発明の光沢付与装置は、さらに、前記回転体は、前記冷却手段の上流側位置に設けられることを特徴とする。
また、本発明の光沢付与装置は、さらに、前記第1の加圧手段と前記分離手段の間で、前記搬送手段外部に設けられた冷却手段を有することを特徴とする。
また、本発明の光沢付与装置は、さらに、記録媒体の搬送方向で、定着装置の下流側に設けられることを特徴とする。
本発明の光沢付与装置では、光沢付与ベルトなどの搬送手段に対して搬送方向とは異なる幅方向に広げられるような張力がかかるため、搬送手段のシワ、たるみ、波打ちなどを防止できるので、冷却ジャケットとの接触不良を防いで冷却効率を向上できるとともに、搬送手段の温度ムラに起因する光沢ムラなどの発生を防止して光沢画像の品質を保つことができる。
図2は、本発明の光沢付与装置が適用される画像形成装置の他の構成を示す概略図である。
図1に示す画像形成装置1は、画像形成手段で、プロセスカートリッジとしても用いることが可能なある作像ユニット10を並列し、中間転写ベルト61に一旦画像を重ね合わせて、それを記録媒体6に一括転写する方式である。また、画像形成装置1は、作像ユニット10となるプロセスカートリッジを並列しているが、搬送ベルト66上を記録媒体6が搬送されながら、その上に順次トナー画像が転写される方式である。
画像形成装置1は、図1に示すように、上の方から、置かれた原稿を自動的に搬送する自動原稿搬送装置(ADF)5と、原稿を読み取るスキャナ(読取装置)4、トナー画像を形成する画像形成部3、そして、その下に記録紙等の記録媒体6を備え、供給する給紙部2が配置されている。
また、画像形成装置1は、図1に示すように、その中央部に画像形成部3が配置されている。画像形成部3では、その内部の略中央に、プロセスカートリッジとしての作像ユニット10をイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各有色トナーに対応した4つと、無色透明なトナーである透明トナー(Cl)に対応した1つとを併せて5つの作像ユニット10を水平な横方向に並列に並べたタンデム型に配列している。
これは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(Y、M、C、K)のトナー等の有色トナーの画像表面を透明トナー(Cl)にて覆う場合、透明トナー(Cl)によるオーバーコートとなり、このオーバーコート層が有色トナーの画像表面を保護する働きとなる。透明(Cl)トナーによる記録媒体6の表面形状の変更である。
また、表面が平滑な記録媒体6に透明トナーでパターンを作成することでファンシーペーパーのような質感を与えることができる。記録媒体6上の透明トナー付着量を増減することで質感を変更可能であり、特に、付着量が多い場合、透明トナーは記録媒体6上で最表面の方が効果はより顕著である。
但し、透明トナーの作像順は、他の作像順も考えられ、特に、ここに記載した例に限定するものではない。
いずれの作像ユニット10でも同様の構成であるので、この図においては、色の区別に関係ない場合はCl、C、M、Y、K、の表示を省略する。各作像ユニット10Cl、10C、10M、10Y、10Kは、感光体11Cl、11C、11M、11Y、11Kを有し、各感光体11の周りには、感光体11表面に電荷を与える帯電装置20、感光体11表面に形成された潜像を各色トナーで現像してトナー像とする現像装置30、感光体11表面に、図示しない潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置、トナー像転写後の感光体11表面のクリーニングをするクリーニングブレードを備えるクリーニング装置40がそれぞれ配置されている。これで、一つの作像ユニット10を形成している。
感光層は電荷発生物質と電荷輸送物質を含む単層構成の感光層でも構わないが、電荷発生層と電荷輸送層で構成される積層型が感度、耐久性において優れている。
電荷発生層は、電荷発生能を有する顔料を必要に応じてバインダー樹脂とともに適当な溶剤中にボールミル、アトライター、サンドミル、超音波などを用いて分散し、これを導電性支持体上に塗布し、乾燥することにより形成される。結着樹脂としてはポリアミド、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリケトン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルケトン、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリアクリルアミド、ポリビニルベンザール、ポリエステル、フェノキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリフェニレンオキシド、ポリアミド、ポリビニルピリジン、セルロース系樹脂、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等があげられる。結着樹脂の量は、電荷発生物質100質量部に対し0〜500質量部、好ましくは10〜300質量部が適当である。
また、電荷輸送層は、電荷輸送物質及び結着樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散し、これを電荷発生層上に塗布、乾燥することにより形成できる。電荷輸送物質には、正孔輸送物質と電子輸送物質とがある。結着樹脂としてはポリスチレン、スチレン−アクリルニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアレート、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、酢酸セルロース樹脂、エチルセルロース樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリビニルトルエン、ポリ−N−ビニルカルバゾール、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂等の熱可塑性または熱硬化性樹脂が挙げられる。
また、保護層が感光層の上に設けられることもある。保護層を設け、耐久性を向上させることによって、本発明の高感度で異常欠陥のない感光体11を有用に用いることができる。
保護層に使用される材料としてはABS樹脂、ACS樹脂、オレフィン−ビニルモノマー共重合体、塩素化ポリエーテル、アリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアクリレート、ポリアリルスルホン、ポリブチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリメチルベンテン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、エポキシ樹脂等の樹脂が挙げられる。中でも、ポリカーボネートもしくはポリアリレートが最も良好に使用できる。保護層にはその他、耐摩耗性を向上する目的でポリテトラフルオロエチレンのような弗素樹脂、シリコーン樹脂、及びこれらの樹脂に酸化チタン、酸化錫、チタン酸カリウム、シリカ等の無機フィラー、また有機フィラーを分散したもの等を添加することができる。保護層中のフィラー濃度は使用するフィラー種により、また感光体11を使用する電子写真プロセス条件によっても異なるが、保護層9の最表層側において全固形分に対するフィラーの比で5質量%以上、好ましくは10質量%以上、50質量%以下、好ましくは30質量%以下程度が良好である。
また、帯電ローラは、感光体11に対して微小な間隙をもって配設される。この微小な間隙は、例えば、帯電ローラの両端部の非画像形成領域に一定の厚みを有するスペーサ部材を巻き付けるなどして、スペーサ部材の表面を感光体11表面に当接させることで、設定することができる。また、帯電ローラは、感光体11に近接させずに、接触させても良い。ローラ形状であり、感光体11に近接している部分で、放電して、感光体11を帯電させることができる。また、近接させて非接触にすることで、帯電ローラの転写残トナーによる汚れの発生を抑えることができる。また、帯電ローラには、帯電ローラ表面に接触してクリーニングする図示しない帯電クリーナローラが設けられている。
現像装置30は、磁性キャリアとトナーとを有する二成分現像剤を用いている。そして、潜像を有する感光体11を現像するために、対向する位置に設けられている。
また、現像装置30は、図示しないが内部に磁界発生手段を備える現像剤担持体が配置されている。現像剤担持体の下方には、図示しないトナーボトルから投入されるトナーを現像剤と混合し、攪拌しながら現像剤担持体へ汲み上げる機構を併せて有する攪拌・搬送スクリューが備えられている。現像剤担持体によって搬送されるトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤は、規制部材によって所定の現像剤層の厚みに規制され、現像剤担持体に担持される。現像剤担持体は、感光体11との対向位置において同方向に移動しながら、現像剤を担持搬送し、トナーを感光体11に供給する。また、未使用のトナーが収納された各色のトナーカートリッジが、着脱可能に感光体11上部の空間に収納される。図示しないモーノポンプやエアーポンプなどのトナー搬送手段により、各現像装置30の必要に応じトナーを供給するようになっている。
クリーニング装置40によりクリーニングされて感光体11から取り除かれたトナーは、トナー搬送部材によって、サービスマンなどにより回収されるか、あるいはリサイクルトナーとして現像装置などに運ばれ現像に使用される。
中間転写ベルト61を挟んで、各感光体11と対向する位置には、感光体11上に形成されたトナー像を中間転写ベルト61上に一次転写する一次転写ローラ62がそれぞれ配置されている。一次転写ローラ62は、図示しない電源に接続されており、所定の直流電圧(DC)及び/又は交流電圧(AC)が印加される。印加する電圧の極性としては、トナーの電荷の極性とは逆の極性で、感光体11から中間転写ベルト61側に引き寄せ移行させることで、一次転写する。また、この一次転写ローラ62は電気抵抗の調整のために、カーボンブラック等の無機導電材、イオン導電材を含有させ、半導電性にすることが好ましい。一次転写ローラ62の抵抗値が異なっていても転写効率はほとんど変わらないが、画像面積比が異なると転写効率は大きく異なってくるため、安定して転写効率を維持できない。これは、転写ニップ部においてトナーが介在しない部分に電流が優先的に流れてしまう結果、画像面積比が小さい場合には転写電圧値が低くなって転写に必要な電界が十分得られなくなるためである。特に、一次転写ローラ62の抵抗値が低い場合には転写部に介在するトナーの抵抗値の影響が大きくなるため、一次転写ローラ62の抵抗値が低い場合ほど顕著になる。このように定電流制御を採用する場合には一次転写ローラ62として抵抗値の高いものを使用することが望まれるが、その抵抗値が5×108Ωを越えると電流のリークによってトナー像を乱すおそれが強まる。したがって、一次転写ローラの抵抗値は、1×105Ω以上5×108Ω以下の範囲内のものを用いるのが好ましい。トナーが介在しない部分に電流が優先的に流れてしまう現象は、上述のトナー抵抗によるだけでなく、一次転写ローラ62の中心に設けられている芯金に印加される一次転写電圧と感光体11との電位差が、トナーが現像されていない個所の方が、トナーが現像された個所よりも大きいために、より大きな電位差の方に転写電流が流れ易いことにもよる。これは、トナー像が感光体11の帯電極性と同じで、感光体11の像露光を受けて感光体電位が除電された個所にトナーが現像されることで感光体11上にトナー像を形成する画像形成装置1の場合に発生する。トナー像の形成されていない個所の感光体電位が高く、トナー像の形成された個所の感光体電位は低いが、転写電位は感光体電位と逆極性なので、一次転写電圧と感光体電位との差が、トナーが現像されていない個所の方が、トナーが現像された個所よりも大きくなる。この場合一次転写ローラ62の抵抗値は、望ましくは、5×107Ω以上5×108Ω以下の範囲内のものが好ましい。
二次転写ローラ63は、金属よりなる円筒状の芯金と、この芯金の外周面に形成された弾性層と、この弾性層の外周面に形成された樹脂材料からなる表面層とから構成されている。
芯金を構成する金属としては、特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス、アルミニウムなどの金属材料が用いられる。芯金の上に形成される弾性層には一般的にゴム材料が使用されゴム層65bとなっている。これは、二次転写ローラ63を変形させて二次転写ニップ部を確保のために二次転写ローラ63には弾性機能が要求されることに起因するものであり、JIS−A硬度で70[°]以下が望ましい。
また、二次転写ローラ63のクリーニング手段としてクリーニングブレード22を使用しているため、弾性層が柔らかすぎると、クリーニングブレード22の当接状態が不安定となり適正なクリーニング角度が得られなくなる。よって、弾性層の硬度としてはJIS−A40[°]以上が望ましい。
また、二次転写ローラ63が絶縁体ではトナー画像を記録体に転写するという機能が果たしえないため、導電機能を付与された発泡樹脂剤で、厚さは2mm〜10mmであることが好ましい。導電機能を付与する材料としては、カーボンブラックが分散されたEPDMやSiゴム、またイオン導電機能を有するNBR、ウレタンゴム等を使用してもよい。
弾性層に用いられる発泡樹脂剤の多くがトナーに対し化学的親和性が高く、摩擦係数が大きいため、クリーニングブレード22が接触している表面層に必要な機能としては、低摩擦係数、トナー離型性が必要となることから、二次転写ローラ63の表面層は、フッ素樹脂系樹脂に抵抗制御材を加えて抵抗調整し用いられる。
さらに、二次転写ローラ63は、中間転写ベルト61と接触して回転していることから、中間転写ベルト61と二次転写ローラ63との間に微小な線速差が発生すると中間転写ベルト61の駆動に影響を与えてしまう。よって、中間転写ベルト61とのすべり性が二次転写ローラ63の表面層には要求されるため、表面層の最表面の摩擦係数0.4以下になるように設定することが望ましい。
また、中間転写ベルト61には、二次転写後の中間転写ベルト61の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置64が設けられている。
また、支持ローラ653が中間転写ベルト61と当接・離間する機構を備え、画像形成装置1本体の制御部にて、任意に当接・離間させることができる。
なお、同様の機能を有する潤滑剤塗布装置を感光体11に対して配設してもよい。
本実施形態においては、上記ブラシローラによる潤滑剤塗布位置に対して移動方向の下流側の中間転写ベルト61表面に潤滑剤均し手段としての不図示の潤滑剤塗布ブレードを当接させている。潤滑剤塗布ブレードは弾性体であるゴムから構成されているものであり、クリーニング手段としての機能も持たせ、中間転写ベルト61の移動方向に対してカウンタ方向に当接してある。上記固形潤滑剤としては、乾燥した固体疎水性潤滑剤を用いることが可能であり、ステアリン酸亜鉛の他にも、ステアリン酸、オレイン酸、パルチミン酸等の脂肪酸基を有する金属化合物なども使用できる。さらに、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、ライスワックス、木ろう、オオバ油、みつろう、ラノリンなどのワックス等も使用できる。
PTFE(ポリ四フッ化エチレン)、PVDF(フッ化ビニルデン)、PEA(パ−フルオロアルコキシフッ素樹脂)、FEP(四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体)、PVF(フッ化ビニル)等のフッ素樹脂が使用できるが、これに限定されるものではない。
中間転写ベルト61の製造方法は注型法、遠心成形法等があり、必要に応じてその表面を研磨しても良い。
中間転写ベルト61の体積抵抗率が上述した範囲を超えると、転写に必要なバイアスが高くなるため、電源コストの増大を招くため好ましくない。また、転写工程、記録媒体剥離工程などで中間転写ベルト61の帯電電位が高くなり、かつ自己放電が困難になるため除電手段を設ける必要が生じる。また、体積抵抗率および表面抵抗率が前記範囲を下回ると、帯電電位の減衰が早くなるため自己放電による除電には有利となるが、転写時の電流が面方向に流れるためトナー飛び散りが発生してしまう。したがって、本発明における中間転写ベルト61の体積抵抗率および表面抵抗率は前記範囲内でなければならない。
なお、体積抵抗率及び表面抵抗率の測定は高抵抗抵抗率計(三菱化学社製:ハイレスタIP)にHRSプローブ(内側電極直径5.9mm、リング電極内径11mm)を接続し、中間転写ベルト61の表裏に100V(表面抵抗率は500V)の電圧を印加して10秒後の測定値を用いた。
定着装置70は、フルカラーとモノクロ画像、あるいは片面か両面かにより定着条件を制御し、記録媒体6の種類に応じて最適な定着条件となるよう、不図示の制御手段により制御される。
二成分現像剤では、二成分現像剤(現像剤)中のキャリアの含有量は、90〜98重量%であることが好ましく、93〜97重量%がさらに好ましい。
本発明の画像形成装置1に用いられる磁性キャリアは、磁性である芯材粒子と、その表面を被覆する非磁性の結着樹脂とからなる。結着樹脂には、帯電特性を調整する目的で帯電制御剤が添加される。芯材として公知のものが使用可能であり、例えば鉄粉、フェライト粉、マグネタイト粉が挙げられる。また、結着樹脂には、公知のものが用いることができ、シリコーン樹脂を用いることができる。キャリアの芯材は、体積平均粒径が10〜150μmであることが好ましく、20〜80μmがさらに好ましい。
二成分現像剤、非磁性又は磁性一成分現像剤のトナーの製法としては、粉砕法および重合法に大別することができる。粉砕法では結着樹脂、着色剤、ワックス等の原料を混合し、熱をかけながら剪断力をかけ樹脂中に着色剤、ワックス等を分散させた混練物を圧延冷却し板状にしたものを粉砕してから所望の粒径分布になるように分級し、最後に外添剤を混合してトナーが製造される。
本発明で用いる結着樹脂としては低温定着が達成可能なポリエステル樹脂が好ましいトナー中の樹脂成分として、ポリエステル樹脂以外の樹脂を、トナーの性能を損なわない範囲で、併用することもできる。この場合の使用可能な樹脂としては、例えば次のようなものが挙げられるが、これらに限定はされない。ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリα−メチルスチレン、スチレン/クロロスチレン共重合体、スチレン/プロピレン共重合体、スチレン/ブタジエン共重合体、スチレン/アクリル酸エステル共重合体、スチレン/メタクリル酸エステル共重合体、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー樹脂、これらの樹脂は単独使用に限らず、二種以上併用することもできる。また、これらの製造法も特に限定されるものではなく、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合のいずれも利用できる。
本発明の着色剤としては、例えばカーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、ハンザイエローG、ローダミン6Cレーキ、カルコオイルブルー、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジンイエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料等の染顔料など、従来公知のいかなる染顔料をも単独あるいは混合して使用し得、ブラックトナーとしてもフルカラートナーとしても使用できる。これらの着色剤の使用量はトナー樹脂成分に対して、通常1〜30重量%、好ましくは3〜20重量%である。なお、クリアトナーには、これらの着色剤を用いない以外は、どのようの材料も用いることができる。
本発明では必要に応じて帯電制御剤を用いてもよい。帯電制御剤としては、ニグロシン染料、金属錯塩型染料、第四級アンモニウム塩等の従来公知のいかなる帯電制御剤も、ジルコニウム系化合物と混合して使用できる。これらの帯電制御剤の使用量は、トナー樹脂成分に対し、0.1〜10重量部、好ましくは1〜5重量部である。
一次転写終了後の各感光体11Cl、11C、11M、11Y、11Kは、クリーニング装置40Cl、40C、40M、40Y、40Kでクリーニングして転写残トナーを除去して初期化する。また、二次転写終了後の中間転写ベルト61は、二次クリーニング装置18でクリーニングして転写残トナーを除去して初期化する。
それぞれ各色現像装置14Cl、14C、14M、14Y、14Kにトナーを補給する各色トナーボトル39Cl、39C、39M、39Y、39Kを備えている。
なお、以上の説明では、記録媒体6にカラー画像を記録する場合について説明したが、上述した画像形成装置では、選択された単色モードまたは複数色モードにしたがい、適宜作像ユニット10Cl、10C、10M、10Y、10Kのいくつかを選択使用し、モノクロ画像またはカラー画像を任意に形成することができるようになっている。
作像ユニット10の感光体11が図示しない駆動手段によって図中反時計方向に回転駆動され、その感光体11の表面が帯電装置20によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体表面には露光装置12からの走査光が照射され、これによって感光体11表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体11に露光される画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報と透明トナーであるクリアトナーの計5種類である。このように形成された静電潜像に現像装置30から各色トナーが付与され、トナー像として可視化される。
また、中間転写ベルト61が図中時計回りに走行駆動され、各作像ユニット10において一次転写ローラ62の作用により感光体11から中間転写ベルト61に各色トナー像が順次重ね転写される。このようにして中間転写ベルト61はその表面にフルカラーのトナー像を担持する。
そして、トナー像を転写した後の感光体11表面に付着する残留トナーは、クリーニング装置13によって感光体11の表面から除去され、次いでその表面が図示しない除電装置の作用を受けて表面電位が初期化されて次の画像形成に備える。
図示しない給紙トレイ81から記録媒体6が給送され、レジストローラ84によって、中間転写ベルト61上に担持されたトナー像とのタイミングを取って二次転写位置に向けて送出される。第二の転写手段である二次転写ローラ63によって中間転写ベルト61の表面のトナー像が記録媒体6上に一括して転写される。図示しない定着装置70へと送り、定着装置70を通過するとき、熱と圧力によってトナー像が記録媒体6に溶融定着され、さらに、光沢付与装置50を通過させ、熱と圧力によって記録媒体6上のトナー像に光沢を付与する。これによって、高品位の画質を得ることができる。その後、トナー像が定着された記録媒体6は排紙トレイ86に排出される。
図3は、本発明の光沢付与装置の構成と、定着装置との配置を示す概略図である。
光沢付与装置50は、定着装置70の下流側に設けられる。これは、定着装置70で記録媒体6上にトナー像を定着させた後に、再度、光沢付与装置50で加熱及び加圧することで、トナー画像の光沢を出すためである。また、光沢付与装置50と定着装置70とは、記録媒体6上のトナー像を加熱及び加圧することに関しては同じ機能であり、光沢付与装置50が定着装置70を兼ねることもできる。
光沢付与装置50は、第1の加圧手段である加熱ローラ54と、その下流に設けられた記録媒体6の分離手段である分離ローラ55と、第2の加圧手段である加圧ローラ56とを備え、記録媒体6の搬送手段でありかつ光沢付与部材である無端状の光沢付与ベルト51が加熱ローラ54と分離ローラ55との間に張架される。
加圧ローラ56は、光沢付与ベルト51を介して、加熱ローラ54と対向して配設され、加熱ローラ54を押圧してニップを形成する。
また、光沢付与ベルト51の内部には加熱ローラ54と分離ローラ55との間に、冷却手段である冷却ジャケット571が設けられる。冷却ジャケット571は光沢付与ベルト51に接触して冷却を行う。このように、光沢付与ベルト51を冷却することで、この光沢付与ベルト51に接触している記録媒体6上の溶融しているトナーが冷却されて、光沢付与ベルト51の滑らかな表面によって、冷却されて固化するトナー像の表面も同様に滑らかになり、トナー像に光沢が出るようになる。また、トナー像自身も固化するときに、次第に表面張力が大きくなり滑らかになり、同様に、トナー像に光沢が出るようになる。この両方の効果によって、トナー像の表面に光沢が出るようになる。
また、記録媒体6を裏側から冷却する冷却手段として冷却ファン572が光沢付与ベルト51下部に設けられる。この冷却ファン572も、同様に、記録媒体6を裏側から冷却し、それによって記録媒体6上のトナー像を冷却し、光沢付与ベルト51の滑らかな表面によってトナー像の光沢が出るようになるのを促進している。
また、加熱ローラ54内部には、熱源となるハロゲンヒータ541が設けられ、非接触温度センサ58により光沢付与ベルト51表層の温度をモニタし、不図示のコントローラによって一定の温度に制御する。光沢付与装置50は本実施例では定着装置70の下流側に近接して配置されなくとも良く、例えば、画像形成装置の外部に有っても機能的には差は無い。
また、図4は、本発明の光沢付与装置における張力発生手段の構成を示す概略図である。
また、図5は、本発明の光沢付与装置における張力発生手段の配置を示す平面図である。
回転体であるテンションコロ52は、光沢付与装置下部から見た図5に示されるように、8で示す通紙領域の外に光沢付与ベルト51の幅方向両端部に対称に設けられ、通紙領域8の外で光沢付与ベルト51と接触する。テンションコロ52は冷却ジャケット571の上流側位置に設けられている。
テンションコロ52は、光沢付与ベルト51の搬送方向に対して、外側に向くように配置される。詳しくは、図5に示すように、テンションコロ52の回転軸が搬送方向に直交する幅方向に対して所定の角度θを有すると共に所定の傾きを有する。この角度θは5〜45°で、望ましくは10〜20°となっている。角度θは完全に固定せず、光沢付与ベルト51のシワやたるみの量によって、角度を調整可能にしても良い。
テンションコロ52の傾きは、テンションコロ52の回転軸が光沢付与ベルト51のベルト表面に対して有する角度(図示せず)によって指定でき、所定の傾きとは、この角度を例えば0°等に設定して配置することである。この角度が0°の場合は、テンションコロ52が垂直にベルト表面に当接する。したがって、光沢付与ベルト51の幅方向に対して所定の角度θを有するとともに所定の傾きを設けることで、テンションの力の制御を容易にして光沢付与ベルト51のシワやたるみの量を小さくすることができる。
さらに、図4の排紙側正面から見た場合のように、テンションコロ52は、光沢付与ベルト51を介して冷却ジャケット571を押圧するように構成されている。テンションコロ52は対向する位置に冷却ジャケット571が無く、冷却ジャケット571から加圧されなくとも光沢付与ベルト51の外側方向への張力を発生させることができるが、その張力は非常に小さくなり光沢付与ベルトのシワやたるみを防止するのには十分で無い場合がある。従って、冷却ジャケット571を押圧するよう配置するのが望ましい。
テンションコロ52はφ10〜40で、耐熱性の樹脂、またはAlやSUS、またはFeで構成され、不図示の軸を中心に回転する。テンションコロ52の外周には、光沢付与ベルト51との摩擦力を大きくするためにシリコーンゴムやブチルゴムなどが設けられている。
光沢付与ベルト51は、厚みが10〜200μmの耐熱性樹脂であるポリイミド等、もしくはニッケルやSUSなどの金属で構成され、外径は80〜300mmとなっている。表層には、搬送された記録媒体6の画像面との密着性を向上させるために5〜50μmの厚さでシリコーンゴムからなる弾性層を有しても良い。また、最表層には分離時の離型性を確保するためにシリコン系やフッ素系の樹脂でコーティングされた離型層を有しても良い。
分離ローラ55はφ10〜φ30の外径で、FeやAl、SUSで構成される。
加圧ローラ56は、φ30〜90で、FeやAl、SUS等の芯金上に1〜50mmのフッ素ゴムやシリコーンゴム等の弾性層を形成している。加圧ローラ56は不図示のカムにより、光沢付与ベルト51に対して接離するように動作可能で、加熱ローラ54との軸間の距離を変えることで、成すニップ幅や荷重を可変可能に制御できる。また、不図示のモータに接続され、回転駆動して、加熱ローラ54および光沢付与ベルト51、分離ローラ55が従動回転する。
冷却ジャケット571は熱伝導率の高いAlやCu、SUSなどの金属で構成され、不図示のフィン形状にして不図示のファンで空冷されたり、もしくは不図示の配水路を設けて液冷される。本発明では一例として、液冷ジャケットで構成している。
液冷ジャケット571は、光沢付与ベルト51内周に摺擦するように構成され、その熱容量の大きさから、直接的に光沢付与ベルト51内周に風を当てる場合よりも冷却効率の点で有利である。
ニップから出た時点で用紙の裏面側から、冷却ファン572によりファンによる気流が用紙の裏面側にあたり、用紙が急速に冷却され、また、さらに光沢付与ベルト51内部の冷却ジャケット571によって光沢付与ベルト51も冷却され、溶融状態のトナー像が固化し、光沢付与ベルト51側の定着画像部分の表面が冷却ベルト30の表面にならって平滑化され、光沢度が付与される。用紙およびトナー像は光沢付与ベルト51に密着してさらに搬送され、分離ローラ55で、曲率分離されて排紙される。
この際、テンションコロ52は光沢付与ベルト51に従動回転し、かつ、光沢付与ベルト51の搬送方向に対して、光沢付与ベルト51を外側に広げる方向にスリップをともないながら回転することで、光沢付与ベルト51に発生する波打ちなどのシワを伸ばすことができる。テンションコロ52の代わりに不図示のリブをテンションコロ52と同様の回転方向に向けて配置しても横方向への張力を発生させることができるが、リブと光沢付与ベルト51との摺動抵抗により、光沢付与ベルト51の搬送性を考慮した場合、回転体であるテンションコロ52を用いる方が搬送を安定的に行うことができる。
また、不図示の駆動源によって、テンションコロ52を回転駆動しても良い。この場合、テンションコロ52の回転速度は光沢付与ベルト51の搬送速度以上に設定することが好ましい。それによって、テンションコロ52が光沢付与ベルト51の搬送方向に加える負荷を小さくする作用を有し、光沢付与ベルト51を駆動するのに必要な力を低減できる点で有利である。
この様にして、光沢付与ベルト51の搬送方向に対して、光沢付与ベルト51の外側に向けて垂直方向の力としてテンションが働くことで、光沢付与ベルト51の波打ちを防止し、光沢付与ベルト51と冷却ジャケット571の密着性を担保できるようにすることで、冷却効率を落とさず、光沢付与ベルト51の温度ムラを防ぎ均一で高い光沢度を得ることができる。
図6は、本発明の光沢付与装置の構成を示す概略図である。
ここでは、本発明の光沢付与装置50は、実施例1とほぼ同様の構成にて、光沢付与ベルト51の内側に光沢付与ベルト51を介してテンションコロ52と対向する位置に、受け部材である対向コロ53を設けている。
テンションコロ52が光沢付与ベルト51を介して対向コロ53を押圧する。対向コロ53の代わりに不図示の非回転の受け部材を設けても良いが、対向コロ53のような回転体の方がより摩擦力が小さくてすみ、光沢付与ベルト51の磨耗を少なくし、また、記録媒体6における搬送の安定性を高くすることができる。
図7は、本発明の光沢付与装置の他の張力発生手段示す概略図である。
図8は、本発明の光沢付与装置の他の張力発生手段を示す概略平面図である。
冷却ジャケット571は図7及び図8に示すように、対向コロ53に干渉しないようなサイズになっている。対向コロ53とテンションコロ52は同じ角度で設けられ、光沢付与ベルト51の搬送方向に対して、外側を向くように、すなわち光沢付与ベルト51を幅方向外側に広げるように設置される。また、それぞれ加圧力が働くように構成されていて、実施例1の場合と同様に、角度やその調整が行われる。
対向コロ53とテンションコロ52は、光沢付与ベルト51に対して従動して回転する。または、対向コロ53とテンションコロ52のどちらか一方を不図示の駆動源にて回転駆動してもよい。この場合、回転駆動するテンションコロ52または対向コロ53の回転速度は光沢付与ベルト51の搬送速度以上に設定する。これは、回転駆動するテンションコロ52または対向コロ53が光沢付与ベルト51の搬送方向に加える負荷を小さくする作用により、光沢付与ベルト51を駆動するのに必要な力の低減効果を得ることができる。
対向コロ53を設けることで、テンションコロ52の押圧による光沢付与ベルト51の冷却ジャケット571への摺擦を抑えることができるため、光沢付与ベルト51を駆動する力を低減でき、より安定した搬送状態にすることができる。
また、対向コロ53を設けることで。光沢付与ベルト51の内部に設けられる冷却手段として、光沢付与ベルト51の内側に非接触の空冷ファン572を用いて冷却することができる。
冷却ジャケット571で光沢付与ベルト51を押さえて記録媒体6上のトナー像を加圧して冷却しなければ光沢を得ることができないが、対向コロ53を設けることでテンションコロ52の押圧によって光沢付与ベルト51を押さえて記録媒体6上のトナー像を加圧して冷却することができる。また、対向コロ53を設けたテンションコロ52の押圧によって、独立して横方向のテンションを発生できるので、光沢付与ベルト51の波打ちを防止でき、記録媒体6上のトナー像の光沢を発生させることができる。
図9は、本発明の光沢付与装置の他の構成を示す概略図である。
図10は、本発明の光沢付与装置の他の張力発生手段示す概略図である。
本発明の光沢付与装置50は、テンションコロ52と対向コロ53とが成すニップ面が、光沢付与ベルト51と冷却ジャケット571との接触面である摺擦面よりも高い位置する。なわち、冷却ジャケット571寄りに位置するように設けている。
こうすることで、光沢付与ベルト51の幅方向への張力を高めることが可能で、より冷却ジャケット571と光沢付与ベルト51の密着性を向上させることができ、光沢付与ベルト51の波打ちを防止し、光沢付与ベルト51と冷却ジャケット571の密着性を担保できるようにすることで、冷却効率を落とさず、光沢付与ベルト51の温度ムラを防ぎ均一で高い光沢度を得ることができる。
図11は、本発明の光沢付与装置の他の構成を示す概略図である。
図12は、本発明の光沢付与装置の他の張力発生手段を示す概略平面図である。
本発明の光沢付与装置50は、テンションコロ52を光沢付与ベルト51の搬送方向に複数個設けている。こうすることで、光沢付与ベルト51の搬送方向全域において、搬送方向に対して垂直方向の力を働かせることができ、より安定的に冷却ジャケット571と光沢付与ベルト51の密着性を向上させることができ、光沢付与ベルト51の波打ちを防止し、光沢付与ベルト51と冷却ジャケット571の密着性を担保できるようにすることで、冷却効率を落とさず、光沢付与ベルト51の温度ムラを防ぎ均一で高い光沢度を得ることができる。
図13は、本発明の光沢付与装置の他の構成を示す概略図である。
図14は、本発明の光沢付与装置の他の張力発生手段を示す概略平面図である。
本発明の光沢付与装置50は、テンションコロ52と対向コロ53を複数個搬送方向に設けた構成になっている。対向コロ53の代わりに不図示の非回転の受け部材を設けても良いが、対向コロ53のような回転体の方がより摩擦力が小さくてすみ、光沢付与ベルト51の磨耗を防止し、光沢付与ベルト51の搬送の安定性を高くすることができる。
テンションコロ52と対向コロ53が成すニップ部が光沢付与ベルト51と冷却ジャケット571の摺擦面よりも高い位置すなわち冷却ジャケット571寄りに位置するように設けても良く、さらに、搬送方向に対して高さを変えるように構成しても良い。
こうすることで、光沢付与ベルト51の搬送方向全域において、搬送方向に対して垂直方向の力を働かせることができ、より安定的に冷却ジャケット571と光沢付与ベルト51の密着性を向上でき、光沢付与ベルト51の波打ちを防止し、光沢付与ベルト51と冷却ジャケット571の密着性を担保できるようにすることで、冷却効率を落とさず、光沢付与ベルト51の温度ムラを防ぎ均一で高い光沢度を得ることができる。
また、光沢付与ベルト51内部に設けられる冷却手段として、光沢付与ベルト51の内側に非接触の空冷ファン572を用いて冷却するような場合においても、独立して横方向のテンションを発生できるので光沢付与ベルト51の波打ちを防止できる。
また、実施例1〜5の構成を光沢付与装置50または定着装置70としてカラー画像形成装置1に用いることもできる。
2 給紙部
3 画像形成部
4 画像読取装置(スキャナ部)
5 原稿自動搬送装置(ADF)
6 記録媒体
7 トナー、トナー像
8 通過領域
10 作像ユニット(プロセスカートリッジ)
11 感光体
12 露光装置
13 除電装置
20 帯電装置
21 帯電ローラ
30 現像装置
39 トナーボトル
40 クリーニング装置
45 潤滑剤塗布装置
50 光沢付与装置
51 光沢付与ベルト(搬送手段)
52 テンションコロ(張力発生手段)
53 対向コロ(受け部材)
54 加熱ローラ(第1の加圧手段)
541 ハロゲンヒータ
55 分離ローラ(分離手段)
56 加圧ローラ(第2の加圧手段)
57 冷却手段
571 冷却ジャケット
572 冷却ファン
58 非接触温度センサ
60 転写装置
61 中間転写ベルト
62 一次転写ローラ
63 二次転写ローラ
631 二次転写対向ローラ
632 ガイドローラ
64 ベルトクリーニング装置
641 クリーニングバックアップローラ
642 回転部材
65 ローラ
651 従動ローラ
652 駆動ローラ
653 外部張架ローラ 支持/テンションローラ
66 搬送ベルト
70 定着装置
80 給紙装置
81 給紙カセット
811 分離ローラ
812 給紙ローラ
82 搬送経路
83a、83b、83c、83d 搬送ローラ
84 レジストローラ
85 排紙ローラ
851、852 切換爪
86 排紙トレイ
87、871、872 反転搬送経路
88 記録媒体収納装置
89 記録媒体反転搬送装置
Claims (7)
- 第1の加圧手段と、
前記第1の加圧手段の、記録媒体の搬送方向で、下流に設けられた分離手段と、
前記第1の加圧手段と前記分離手段に張架された無端状の搬送手段と、
前記搬送手段を介して前記第1の加圧手段を押圧してニップを形成する第2の加圧手段と、
前記第1の加圧手段と前記分離手段の間で、前記搬送手段内部に設けられた冷却手段とを有し、
前記ニップにおいて記録媒体上のトナー像が加熱および加圧されて、前記ニップを通過した前記記録媒体が前記搬送手段に密着したまま搬送され、前記分離手段によって分離される光沢付与装置において、
前記搬送手段に接触し、前記搬送手段の幅方向の張力を発生させる張力発生手段を設けて、かつ、
前記張力発生手段は、前記搬送手段の幅方向両端部に設けられ、前記記録媒体の通紙領域外で接触する回転体を有し、
前記回転体は、前記搬送手段の搬送方向に対して外側に向いていて、前記搬送手段を介して前記冷却手段を押圧する
ことを特徴とする光沢付与装置。 - 請求項1に記載の光沢付与装置において、
前記回転体は、前記搬送手段の搬送方向に複数設けた
ことを特徴とする光沢付与装置。 - 請求項1又は2に記載の光沢付与装置において、
前記回転体は、前記冷却手段の上流側位置に設けられる
ことを特徴とする光沢付与装置。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の光沢付与装置において、
前記光沢付与装置は、前記第1の加圧手段と前記分離手段の間で、前記搬送手段外部に設けられた冷却手段を有する
ことを特徴とする光沢付与装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の光沢付与装置において、
前記光沢付与装置は、記録媒体の搬送方向で、定着装置の下流側に設けられる
ことを特徴とする光沢付与装置。 - 記録媒体上のトナー像を加熱および加圧して定着する定着装置において、
前記定着装置は、請求項1ないし5のいずれかに記載の光沢付与装置を用いる
ことを特徴とする定着装置。 - 潜像を形成する像担持体と、
前記像担持体表面を帯電させる帯電装置と、
前記像担持体表面を露光して潜像を形成する露光装置と、
前記潜像に一成分現像剤を用いて現像し可視像を形成する現像装置と、
前記可視像を中間転写体を介して、又は、直接に記録媒体に転写する転写装置と、
前記像担持体上に残留するトナーをクリーニングするクリーニング部材を備えるクリーニング装置と、
前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着装置とを少なくとも有する画像形成装置において、
前記画像形成装置が、請求項1ないし5のいずれかに記載の光沢付与装置又は請求項6に記載の定着装置を用いる
ことを特徴とする画像形成装置。
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