JP6833173B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置に関する。
従来、トナーなどの色材で画像が形成された用紙などの記録材が加熱されて画像が定着され、その後に、ラミネート加工などで被覆が施される画像形成装置が知られている。
例えば特許文献1には、シートに画像を形成するモードと、ラミネートに挟んだシートを加熱・加圧手段でラミネート加工するモードとを備え、ラミネート加工モード時に、分離部の分離動作を解除する画像形成装置が開示されている。
特開2006−078852号公報
しかしながら、加熱定着によって色材からしみ出す離型剤が被覆の接着性を弱めてしまう虞がある。
本発明は、記録材の温度が変更されない場合に較べて、記録材に対する被覆の接着性を向上させることを目的とする。
請求項1に係る画像形成装置は、
加熱によって融解する粒状の色材で記録材上に画像を形成する形成器と、
上記記録材を加熱し加圧することで上記画像を定着させる定着器と、
上記定着器による定着後に上記記録材に対して被覆される場合に、その定着器による定着後にその記録材の温度を、非加圧で、その記録材に対して被覆されない場合よりも高温に変更する温度変更器と、
を備えたことを特徴とする。
請求項2に係る画像形成装置は、
加熱によって融解する色材で記録材上に画像を形成する形成器と、
上記記録材を加熱し加圧することで上記画像を定着させる定着器と、
上記定着器による定着後に上記記録材に対して被覆される場合に、その定着器による定着後にその記録材の温度を、その記録材に対して被覆されない場合よりもその記録材の画像の表面積が大きくなる温度に変更する温度変更器と、
を備えたことを特徴とする。
請求項3に係る画像形成装置は、請求項1または2の画像形成装置において、
上記定着器による定着後の上記記録材を冷却する冷却器を備え、
上記温度変更器が、上記記録材に対して被覆される場合には、上記冷却器による冷却を止めるものであることを特徴とする。
請求項4に係る画像形成装置は、請求項1または2の画像形成装置において、
上記定着器による定着後の上記記録材に風を送る送風器を備え、
上記温度変更器が、上記記録材に対して被覆される場合には、上記送風器による送風を止めるものであることを特徴とする。
請求項5に係る画像形成装置は、請求項1または2の画像形成装置において、
上記定着器による定着後の上記記録材に風を送る送風器を備え、
上記温度変更器が、上記記録材に対して被覆される場合には、上記送風器によって送られる風の温度を、上記記録材に対して被覆されない場合よりも高温に変更するものであることを特徴とする。
請求項1および請求項2に係る画像形成装置によれば、記録材の温度が変更されない場合に較べ、記録材に対する被覆の接着性が向上する。
請求項3に係る画像形成装置によれば、冷却器の動作制御で記録材の温度変更を実現することができる。
請求項4に係る画像形成装置によれば、送風器の動作制御で記録材の温度変更を実現することができる。
請求項5に係る画像形成装置によれば、風の温度制御で記録材の温度変更を実現することができる。
本発明の画像形成装置における第1の実施形態を表した概略構成図である。 ラミネータの構造を表した図である。 通常モードにおける冷却器を表した図である。 ラミネート加工モードにおける冷却器を表した図である。 グロス低下のメカニズムを表した図である。 グロスの低下を示すグラフである。 トナー像のグロスとラミネートの接着強度との関係を表したグラフである。 本発明の画像形成装置における第2の実施形態を表した概略構成図である。 定着器の詳細を示す図である。 別例における定着器の構造を示す図である。 第2の実施形態および別例におけるグロスの低下を示すグラフである。
以下、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の画像形成装置における第1の実施形態を表した概略構成図である。
本実施形態の画像形成装置10は、いわゆるタンデム型のカラープリンタである。
この画像形成装置10は、互いに連結された第1筐体10aと第2筐体10bとの2つの筐体を有し、この画像形成装置10を構成する各部材がそれら2つの筐体に分かれて組み込まれている。
この画像形成装置10は(透明色を含む)を用いて画像を形成するものであり、第1筐体10aの上部には、各色のトナーを収容する5つのトナーカートリッジ11V,11Y,11M,11C,11Kが配列されている。
ここで、符号中のアルファベットのVは特色(例えば透明色)、Yはイエロー、Mはマゼンタ、Cはシアン、Kはブラックを表わしている。以下では、トナーカートリッジを指し示す符号として、色を区別する必要がないときは色を表わすアルファベットは省略して単にトナーカートリッジ11と称し、色を区別する必要があるときは、数字の後に上記の、その色を表わすアルファベットを付して表わすものとする。トナーカートリッジ11以外の各要素についても同様である。
各トナーカートリッジ11内のトナーは、以下に説明する画像形成ユニット13に供給される。各トナーカートリッジ11は、第1筐体10aに対して交換自在に装着されており、トナーカートリッジ11内のトナーが空になると、同じ色のトナーを収容した新たなトナーカートリッジ11に交換される。
第1筐体10a内の、トナーカートリッジ11の下方には、上記の6つのトナーカートリッジ11それぞれに対応する、6つの露光器12と、6つの画像形成ユニット13が備えられている。各画像形成ユニット13では、いわゆる電子写真方式によってトナー像が感光体上に形成される。
6つの画像形成ユニット13の下には、無端状の中間転写ベルト14が備えられている。この中間転写ベルト14は、駆動ロール16aやバックアップロール16bを含む複数のロール16に支持され、各画像形成ユニット13に組み込まれた各感光体に接しながら矢印B方向に循環移動する。各感光体上のトナー像は、各画像形成ユニット13に対応して配備された一次転写ロール15の作用により中間転写ベルト14上に順次重なるように転写され、中間転写ベルト14により矢印B方向に搬送される。
この中間転写ベルト14を挟んでバックアップロール16bに対向する位置には二次転写ロール17が備えられている。中間転写ベルト14上のトナー像は、中間転写ベルト14と二次転写ロール17とに挟まれた位置に搬送されてきた用紙上に、二次転写ロール17の作用によって二次転写される。これにより用紙上に未定着のトナー像が形成される。このように用紙上に未定着のトナー像を形成する、画像形成ユニット13や中間転写ベルト14や二次転写ロール17を含んだ構成部分が、本発明にいう形成器の一例に相当する。
第1筐体10aの下部には、2つの用紙収容部18a,18bが設けられており、各用紙収容部18a,18bには、それぞれ多数枚の用紙P(いわゆるカット紙)が積層された状態に収容されている。画像形成にあたっては、これらの用紙収容部18a,18bのうちの、オペレータによる手動で、あるいは自動で指定された一方の用紙収容部に収容された用紙Pがピックアップロール19aおよびさばきロール19bにより1枚取り出される。その取り出された用紙は、取り出し搬送路20aと、水平搬送路20bと、斜行搬送路20cとを順次に経て搬送されて位置決めロール19cにまで達する。また、第1筐体10aには、その第1筐体10aの外部から用紙を取り込む取込口50が設けられており、用紙がこの取込口50から取り込まれたときは、その取り込まれた用紙は、取り込み搬送路20dと斜行搬送路20cとを順次に経て搬送されて位置決めロール19cに達する。
位置決めロール19cは、搬送されてきた用紙の姿勢を正すとともに、その用紙の、その後の送り出しタイミングを調整してさらに搬送方向下流側に向けて送り出す役割りを担っている。即ち、この位置決めロール19cは、中間転写ベルト14上のトナー像が二次転写ロール17の位置まで搬送されるのとタイミングを合わせて用紙がその二次転写ロール17の位置に搬送されるように、用紙を送り出す。
二次転写ロール17の作用によりトナー像の転写を受けた用紙は、搬送ベルト21により搬送されて第2筐体10bに入り、定着器22に至る。この定着器22は、加熱ベルト221と加圧ロール222とを有し、定着器22まで搬送されてきた用紙は加熱ベルト221と加圧ロール222とに挟まれて加熱および加圧を受け、用紙上のトナー像がその用紙に定着される。この定着器22が、本発明にいう定着器の一例に相当する。定着器22を通り過ぎた用紙は、搬送ベルト23により冷却器24へと搬送され、冷却器24によって冷却される。この冷却器24は、用紙を2本の無端ベルト241,242で挟んで冷却するタイプのものである。冷却器24を出た用紙はデカーラ25により反りが矯正され、排紙ロール27により、後述するラミネータ40に送り込まれる。ラミネータ40では、後述するように用紙にラミネート加工が施され、その後、排紙台28上に用紙が排出される。
以上は用紙の第1面のみに画像が形成されるときのプロセスであるが、用紙の両面に画像が形成されるときは、画像形成装置10は以下のプロセスを経る。
まず、上記と同じプロセスで用紙の第1面に画像が形成され、用紙がデカーラ25を通る。そして、デカーラ25を通り過ぎた用紙は、排紙ロール27に達する手前で下降搬送路20eに入ってその下降搬送路20e上を搬送され、さらに反転搬送路20fに入る。この反転搬送路20fに用紙が入ると、その反転搬送路20fが有する搬送ロールの回転方向が逆転し、その用紙が反転搬送路20fから戻り搬送路20gへと逆向きに送り出されて第1筐体10aに戻る。第1筐体10aに戻った用紙は、水平搬送路20bと斜行搬送路20cとを経て位置決めロール19cに達する。このときの用紙は、画像がまだ形成されていない第2面を中間転写ベルト14に向けた姿勢となっている。用紙がこのような搬送路を通って位置決めロール19cに達するまでの間に、画像形成ユニット13側では、その用紙の第2面に形成する画像のトナー像が形成されて中間転写ベルト14上に転写される。
その後は、用紙の第1面への画像形成と同様にして、位置決めロール19cから用紙が送り出されて二次転写ロール17の作用によりその用紙の第2面にトナー像が転写され、さらに定着器22、冷却器24、デカーラ25を通過して、今度は排紙ロール27によりラミネータ40に送り込まれ、ラミネート加工を経て排紙台28上に排出される。
また、この画像形成装置10の第2筐体10bの上部には、外部から送られてきた画像データを格納しておくメモリやその画像データに画像処理を施す演算回路などを備えるとともに、定着器22や冷却器24における動作制御などを担う制御部30が備えられている。この制御部30が、本発明にいう温度変更器の一例に相当する。
さらに、この第2筐体10bの一段低い部分の上に載るようにして、この画像形成装置10の各種状態を表示するためのモニタ31やオペレータによる操作を受ける操作パネル32が配置されている。
図2は、ラミネータ40の構造を表した図である。
ラミネータ40には、加熱源を内蔵して約110度に加熱される加熱ロール41と、加熱ロール41に強く接する圧銅42が備えられている。この加熱ロール41と圧銅42との間に向けて、用紙Pが連続的に送り込まれる。
一方、接着剤の付いた樹脂製のフィルム43が、接着面を用紙P側に向けて、搬送ロール44によって加熱ロール41と圧銅42との間に向けて搬送され、フィルム43が用紙P上に熱圧着される。即ち、用紙Pの表面がフィルム43によってラミネートされる。
その後、一体化したフィルム43と用紙Pはカッタ46まで搬送され、カッタ46によって用紙P同士の境目で切り離される。そして、切り離された用紙Pは上述した排紙台28上に排出される。
このようなラミネータ40は、図1に示す画像形成装置10に対し、後処理装置として着脱自在な装置であり、画像形成装置10は、ラミネータ40が接続されてラミネート加工が施されるラミネート加工モードと、ラミネータ40が接続されずラミネート加工が施されない通常モードとの双方のモードを有している。画像形成装置10のユーザは、上述した操作パネル32の操作によってモードを選択する。そして、画像形成装置10では、ラミネート加工モードの場合には、冷却器24の動作が制御部30によって通常モードとは変更されることによって、ラミネート加工の接着強度の向上が図られている。
図3は、通常モードにおける冷却器24を表した図である。
上述したように、冷却器24は、用紙を2本の無端ベルト241,242で挟んで冷却する。各無端ベルト241,242は、複数の案内ロール243に架け回されて矢印C方向および矢印D方向に循環移動する。
用紙の表裏面のうち、定着器22によってトナー像が定着された表面側に接触する第1の無端ベルト241の内側には、無端ベルト241の内周面に接した吸熱ブロック244と、その吸熱ブロック244に繋がった放熱フィン245が配備されている。そして、その放熱フィン245に対し、図示が省略された送風路によって風が通されている。
このような冷却器24によって通常モードでは、用紙の熱は、無端ベルト241、吸熱ブロック244、および放熱フィン245を経て風に逃がされ、定着後の用紙の温度は低温となる。この結果、トナー像も速やかに低温となり、トナー像は高グロスとなって見た目がよい。
図4は、ラミネート加工モードにおける冷却器24を表した図である。
ラミネート加工モードでは、用紙の表面側に接触する第1の無端ベルト241が、吸熱ブロック244や放熱フィン245とともに、第2の無端ベルト242から離間され、放熱フィン245に対する送風も停止する。第1の無端ベルト241を離間させる機構についてはここでは説明を省略するが、画像形成装置の分野で構成要素を移動させるために用いられている周知の機構が利用されるものとする。また、第1の無端ベルト241の離間の制御や送風の制御は、図1に示す制御部30によって実行されるものとする。
このように第1の無端ベルト241が離間することにより、冷却器24による冷却がオフになる。その結果、用紙の熱はト自然冷却によってゆっくりと奪われるので、定着後の用紙の温度は通常モードよりも高温となり、トナー像の温度も高温となってトナー像は低グロスとなる。
図5は、グロス低下のメカニズムを表した図である。
定着器22内のニップ時におけるトナー61は、圧力によって平らに押しつぶされており、この際にトナー61内には残留応力62が残る。
定着後のトナー像の温度が低温である場合には、ニップ後に残留応力62による変形が生じず、トナー同士の境目に形成される粒界凹み63はニップ時と同等の狭さを維持しトナー像のグロスは高い。
これに対し、定着後のトナー像の温度が高温である場合には、トナー61の温度が維持されることで残留応力62によってトナー61の形状が丸い形状に戻り、トナー像の表面が凸凹になって粒界凹み63が大幅に広がり、トナー像のグロスが顕著に低下する。
図6は、グロスの低下を示すグラフである。
図6の縦軸は、定着後の画像のグロス(60度グロス)を示している。
通常モードでは約45のグロスになるのに対し、ラミネート加工モードで図4に示すように第1の無端ベルト241が離間して冷却器24による冷却がオフになると、トナー像のグロスは約35に低下する。なお、ここに示されたグロスの値は一例であって、条件によってはグロスが約20程度まで下がる場合もある。
このようにグロスが低下すると、ラミネータ40によってラミネート加工が施された場合に、ラミネートのフィルム43の接着剤が粒界凹み63(図5参照)に浸透するため、物理的結合によるいわゆるアンカー効果でラミネートの接着強度が向上する。また、グロスの低下に伴って画像の表面積は増加しており、接着面積の増加によってもラミネートの接着強度が向上している。
図7は、トナー像のグロスとラミネートの接着強度との関係を表したグラフである。
図7のグラフの横軸は、定着後の画像のグロス(60度グロス)を示し、縦軸は、ラミネートの接着強度をT型剥離評価(JIS6354−3)の値で示している。
図7のグラフには、用紙としてOSコート紙(127gsm)が用いられ、ラミネート条件として120°C、4.0m/minでラミネートが行われた場合の結果が示されている。
グラフからわかるように、画像のグロスが約45から約20へと低下するにつれて、T型剥離力は約4N/15mmから約7N/15mmへと大きく増加する。つまり、ラミネートの接着強度がグロス低下に伴って向上することが確認された。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図8は、本発明の画像形成装置における第2の実施形態を表した概略構成図である。
図8に示す画像形成装置100も、いわゆるタンデム型のカラープリンタである。この画像形成装置100は、一列に配列された、第1筐体100a、第2筐体100b、第3筐体100c、および第4筐体100dを有し、この画像形成装置100を構成する各部材がそれら4つの筐体に分かれて組み込まれている。
この画像形成装置100は、いわゆる連続紙CPに画像を形成するものであり、第1筐体100aには連続紙CPの供給装置101が組み込まれている。供給装置101は、ロール状に巻かれた連続紙CPを矢印E方向に引き出しながら第2筐体100bへと送り込む。
また、画像形成装置100はYMCKのプロセス色のトナーを用いて画像を形成するものであり、第2筐体100bの上部には、各色のトナーを収容する4つのトナーカートリッジ111Y,111M,111C,111Kが配列されている。本実施形態でも、各トナーカートリッジ111は、第2筐体100bに対して交換自在に装着されており、トナーカートリッジ111内のトナーが空になると、同じ色のトナーを収容した新たなトナーカートリッジ111に交換される。
トナーカートリッジ111の下方には、4つのトナーカートリッジ111それぞれに対応する4つの画像形成ユニット113が備えられている。図8では画像形成ユニット113の構造は図示が省略されているが、各画像形成ユニット113には、感光体や露光器や一次転写器が含まれていて、いわゆる電子写真方式によってトナー像が感光体上に形成される。
4つの画像形成ユニット113の下には、無端状の中間転写ベルト114が備えられている。この中間転写ベルト114は、複数のロール116に支持され、各画像形成ユニット113に組み込まれた各感光体と連続紙CPに接しながら矢印F方向に循環移動する。各感光体上のトナー像は、各画像形成ユニット113の一次転写器によって中間転写ベルト114上に順次重なるように転写され、中間転写ベルト114により矢印F方向に搬送される。
中間転写ベルト114上のトナー像は、二次転写器117の作用により連続紙CP上に二次転写される。これにより連続紙CP上に未定着のトナー像が形成される。このように連続紙CP上に未定着のトナー像を形成する、画像形成ユニット113や中間転写ベルト114や二次転写ロール117を含んだ構成部分が、本発明にいう形成器の一例に相当する。
未定着のトナー像が形成された連続紙CPは定着器122に至り、加熱および加圧によりトナー像が連続紙CP上に定着される。この定着器122が、本発明にいう定着器の一例に相当する。
第2筐体100bの下部には、外部から送られてきた画像データを格納しておくメモリやその画像データに画像処理を施す演算回路などを備えるとともに、画像形成装置100内の各部に対する動作制御を担う制御部130が備えられている。この制御部130が、本発明にいう温度変更器の一例に相当する。
トナー像が定着された連続紙CPは第3筐体100cへと送られてラミネート加工が施される。即ち、第3筐体100cには、接着剤の付いた樹脂製のフィルムを繰り出す繰出ロール141と、フィルムから剥離紙(裏紙)を剥がす剥がしロール142と、剥がされた剥離紙を回収する回収ロール143と、剥離紙が剥がされて接着剤が露出したフィルムを連続紙CPに貼り付ける貼付ロール144とを備えたラミネータ140が組み込まれている。そして、このラミネータ140によって連続紙CPにフィルムが連続的に接着され、連続紙CPの表面がラミネートされる。
ラミネート加工が済んだ連続紙CPは、第4筐体100dに送り込まれ、連続紙CPの弛みを吸収するテンションロール151を経て、巻き取り装置152によって巻き取られる。
第4筐体100dの上には、この画像形成装置100の各種状態を表示するためのモニタ131やオペレータによる操作を受ける操作パネル132が配置されている。
上述した第3筐体100cは、画像形成装置100に対して組外しが自在な筐体であり、画像形成装置100、ラミネート加工が施されるラミネート加工モードと、ラミネート加工が施されない通常モードとの双方のモードを有している。そして、ラミネート加工モードでは、定着器122の動作が制御部130によって通常モードとは変更されることによって、ラミネート加工の接着強度の向上が図られている。
図9は、定着器122の詳細を示す図である。
定着器122には、熱源1221を内蔵し周面に沿って回転する加熱ロール1222と、加熱ロール1222と周面を接して回転する加圧ロール1223が備えられており、これら加熱ロール1222と加圧ロール1223との間に挟まれて連続紙CPが定着器122を通過する。
連続紙CPは、加熱ロール1222と加圧ロール1223との間に挟まれることで加熱及び加圧を受け、連続紙CP上の未定着画像が連続紙CP上に定着される。
定着器122には、送風器1224が付属しており、定着後の連続紙CPに対してファン1225によって風が送られる。この送風器1224が、本発明にいう送風器の一例に相当する。そして、この送風器1224の動作が制御部130によって制御されており、通常モードでは送風器1224の動作がオンで、ラミネート加工モードでは送風器1224の動作がオフとなる。このような送風機1224の動作制御により、通常モードでは定着後の連続紙CP温度が低くて定着像のグロスは高くなり、ラミネート加工モードでは定着後の連続紙CP温度が高くて定着像のグロスは低くなる。
次に、第2の実施形態とは定着器122の構造が異なる別例について説明する。
図10は、別例における定着器122の構造を示す図である。
この別例でも、定着器122に送風器1226が付属しているが、この送風器1226はファン1227と熱源1228を有している。この送風器1226が、本発明にいう送風器の他の一例に相当する。そして、この送風器1226の動作が制御部130によって制御されており、通常モードではファン1227はオンだが熱源1228はオフで運転され、ラミネート加工モードではファン1227も熱源1228もオンで運転される。従って、ラミネート加工モードでは送風器1226によって高温の風が定着後の連続紙CPに対して送られる。このような制御により、通常モードでは定着後の連続紙CP温度が低くて定着像のグロスは高くなり、ラミネート加工モードでは定着後の連続紙CP温度が高くて定着像のグロスは低くなる。
図11は、第2の実施形態および別例におけるグロスの低下を示すグラフである。
図11の縦軸は、トナー画像のグロスを60度グロスで示している。
通常モードではトナー画像は45を越えるグロスになるのに対し、第2の実施形態におけるラミネート加工モードで図9に示す送風器1224がオフになると、トナー画像のグロスが40を下回る。更に、別例におけるラミネート加工モードで図10に示す送風器1226から温風が送られると、トナー画像のグロスは30を下回る。このようなグロスの低下により、第2の実施形態でも別例でも、上述したアンカー効果でラミネートの接着強度が向上する。
なお、上記説明では、画像形成装置にラミネータが組み込まれている例が示されているが、本発明の画像形成装置ではラミネータは必須ではなく、別の装置によるラミネート加工が予定されたモードと、ラミネート加工が予定されないモードとを有するものであってもよい。
また、上記説明では、本発明の画像形成装置の実施形態としてタンデム型のプリンタが例示されているが、本発明の画像形成装置は、リボルバ型のプリンタであってもよいし、コピー機やファクシミリや複合機であってもよい。
また、上記説明では、本発明の画像形成装置の一実施形態として、感光体から中間転写ベルトを介して用紙上にトナー像が転写される間接転写方式の画像形成装置が例示されているが、本発明の画像形成装置は、感光体から用紙上に直接トナー像が転写される直接転写方式の画像形成装置であってもよい。
10,100……画像形成装置、 13,113……画像形成ユニット、 14,114……中間転写ベルト、 22,122……定着器、 24……冷却器、 1224,1226……送風器、 40,140……ラミネータ、 30,130……制御部

Claims (5)

  1. 加熱によって融解する粒状の色材で記録材上に画像を形成する形成器と、
    前記記録材を加熱し加圧することで前記画像を定着させる定着器と、
    前記定着器による定着後に前記記録材に対して被覆される場合に、該定着器による定着後に該記録材の温度を、非加圧で、該記録材に対して被覆されない場合よりも高温に変更する温度変更器と、
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 加熱によって融解する色材で記録材上に画像を形成する形成器と、
    前記記録材を加熱し加圧することで前記画像を定着させる定着器と、
    前記定着器による定着後に前記記録材に対して被覆される場合に、該定着器による定着後に該記録材の温度を、該記録材に対して被覆されない場合よりも該記録材の画像の表面積が大きくなる温度に変更する温度変更器と、
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  3. 前記定着器による定着後の前記記録材を冷却する冷却器を備え、
    前記温度変更器が、前記記録材に対して被覆される場合には、前記冷却器による冷却を止めるものであ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. 前記定着器による定着後の前記記録材に風を送る送風器を備え、
    前記温度変更器が、前記記録材に対して被覆される場合には、前記送風器による送風を止めるものであ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。
  5. 前記定着器による定着後の前記記録材に風を送る送風器を備え、
    前記温度変更器が、前記記録材に対して被覆される場合には、前記送風器によって送られる風の温度を、前記記録材に対して被覆されない場合よりも高温に変更するものであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
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