JP7135545B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及び画像形成方法に関する。

従来、包袋や封筒等の、部材を二枚以上貼り合わせて作成した被記録媒体に対して、トナー像を熱や圧力によって定着する技術が知られている。このような定着技術において、様々な被記録媒体の種類に応じて被記録媒体の表裏面の各線速を制御することは、トナー像を被記録媒体に対して的確に定着する上で有効であることも知られている。被記録媒体の表裏面の各線速をそれぞれ制御することは、定着ニップを構成するローラ対それぞれの線速を制御することにより達成される。

しかし、このような構成の定着装置では、封筒のような二枚以上の部材が接合された被記録媒体を通紙する際には、ローラ対を構成する各ローラの線速が変わるために不送りや画像乱れ、搬送しわが発生するという問題点があった。
上述の問題点を解決すべく、通紙時における前記ローラ対を構成する定着部材及び加圧部材の各線速を適切に設定することにより、定着部材及び加圧部材の寿命を劣化させることなく複数種類の被記録媒体に対応する定着装置が提案されている（例えば「特許文献１」参照）。

しかし、上述の技術を含めた今までの熱及び圧力をかけてトナー像を被記録媒体に対して定着する技術では、包袋や封筒等の二枚以上の部材が接合された被記録媒体を通紙する際に包袋や封筒の開口部分が熱や圧力によって貼り付いてしまい、画像形成が成された被記録媒体に対して他の部材を封入する際に開口部分を開くために時間がかかってしまうという問題点がある。
本発明は上述の問題点を解決し、包袋や封筒等の二枚以上の部材が接合された被記録媒体において、定着動作時における開口部分の貼り付きを防止することが可能な画像形成装置及び画像形成方法の提供を目的とする。

請求項１記載の発明は、定着部材と、前記定着部材に被記録媒体を押圧して定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着ニップよりも被記録媒体搬送方向下流側に配設された排出ローラ対と、前記排出ローラ対の作動を制御する制御手段とを備え、前記排出ローラ対は、前記被記録媒体のトナー像が形成された面である表面側に配置された回転自在な第１搬送部材と、前記被記録媒体の裏面側に前記第１搬送部材と接触して配置された回転自在な第２搬送部材とを有し、前記制御手段は、前記被記録媒体の搬送時において互いに同じ線速となるように前記第１搬送部材と前記第２搬送部材とを動作制御し、前記被記録媒体が所定の位置を占めたとき、前記第１搬送部材または前記第２搬送部材の何れか一方の線速が何れか他方の線速を上回るように前記第１搬送部材と前記第２搬送部材とを動作制御することを特徴とする。

本発明によれば、被記録媒体の搬送時において制御手段は第１搬送部材と第２搬送部材とを互いに同じ線速となるように動作制御し、被記録媒体が定着ニップを通過中に所定の位置を占めたとき、第１搬送部材または第２搬送部材の何れか一方の線速が何れか他方の線速を上回るように第１搬送部材と第２搬送部材とを動作制御するので、被記録媒体にしわが発生することを防止しつつ、被記録媒体として封筒が用いられた場合に開口部を容易に開放可能とすることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態に用いられる定着装置の概略図である。 本発明の一実施形態における定着ニップでの封筒の挙動を説明する概略図である。 封筒に生じるしわを説明する概略図である。 本発明の一実施形態における定着装置の駆動機構を説明する概略図である。 本発明の一実施形態における定着装置の動作制御を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に用いられる制御手段のブロック図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタを示している。同図においてカラープリンタ１は、装置本体２の下部に被記録媒体である用紙Ｐが収納される複数の給紙トレイ４，５を有する給紙部３を有しており、給紙部３の上方に画像形成を行う画像形成部６を有している。
画像形成部６には、像担持体でありイエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に対応した複数の感光体ドラム７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋを有する作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８Ｋ、複数のローラ９，１０，１１に巻き掛けられた可撓性を有する中間転写体である中間転写ベルト１２を有する中間転写ユニット１３、各感光体ドラム７の外周面に静電潜像を形成する光書込ユニット１４、用紙Ｐに未定着トナー画像Ｔ（図２参照）を定着させる定着装置１５等が配設されている。給紙部３から定着装置１５までの間には、用紙Ｐを搬送する複数の搬送ローラ対等を備えた用紙搬送路１６が形成されている。

作像ユニット８Ｙ，８Ｃ，８Ｍ，８Ｋは、感光体ドラム７Ｙ，７Ｃ，７Ｍ，７Ｋ、各感光体ドラム７の周囲にそれぞれ配設された帯電装置、現像装置、感光体クリーニング装置、除電装置等を有しており、それぞれが装置本体２に対して個別に着脱可能に構成されている。図示しない各現像装置には、それぞれイエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの各色トナーが収納されており、各現像装置内の各色トナーが減ると図示しないトナーボトルから補給用トナーがそれぞれ供給される。

中間転写ベルト１２は各感光体ドラム７に対向配置されており、図示しない駆動モータによって各ローラ９，１０，１１の何れかが駆動されることにより、図１において反時計回り方向に走行駆動される。中間転写ベルト１２の内側であって各感光体ドラム７と対向する位置には、一次転写用の転写バイアスが印加される一次転写手段としての一次転写ローラ１７Ｙ，１７Ｃ，１７Ｍ，１７Ｋがそれぞれ配設されている。
ローラ９と対向する位置には、中間転写ベルト１２の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置１８が配設されている。中間転写ベルト１２、各ローラ９，１０，１１、各一次転写ローラ１７、及びベルトクリーニング装置１８はユニットとして一体構成されており、装置本体２に対して着脱可能に構成されている。

中間転写ベルト１２を介してローラ１１と対向する位置には、二次転写バイアスが印加される二次転写手段としての二次転写ローラ１９が中間転写ベルト１２に接触する態様で配設されている。
光書込ユニット１４は、光変調されたレーザ光を各感光体ドラム７の表面に照射して各感光体ドラム７の表面にそれぞれ対応する色毎の静電潜像を形成する。本実施形態において、光書込ユニット１４は各作像ユニット８の下方に配置されており、装置下方から装置上方に向けてレーザ照射が行われるように構成されている。

次に、カラープリンタ１の動作について説明する。
画像形成動作が開始されると、各感光体ドラム７が図示しない駆動手段の作動によりそれぞれ時計回り方向に回転駆動され、各感光体ドラム７の外周面が図示しない各帯電装置によってそれぞれ所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体ドラム７の外周面は光書込ユニット１４からのレーザ光によってそれぞれ照射され、各感光体ドラム７の外周面に各色毎の静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム７に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの各色情報に色分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像は、各感光体ドラム７と各現像装置との間を通過する際に、各現像装置内の各色トナーによってトナー画像としてそれぞれ可視像化される。

中間転写ベルト１２が図示しない駆動手段からの駆動力によって反時計回り方向に走行すると、各作像ユニット８のうち最上流位置を占める作像ユニット８Ｙにおいて感光体ドラム７Ｙの外周面上に形成されたイエロトナー画像が一次転写ローラ１７Ｙの作用によって中間転写ベルト１２上に一次転写される。この一次転写されたイエロトナー画像には、他の作像ユニット８Ｃ，８Ｍ，８Ｋにおいて形成されたシアントナー画像、マゼンタトナー画像、ブラックトナー画像が重畳転写され、これにより中間転写ベルト１２上にはフルカラーのトナー像が担持される。
トナー画像が転写された後、各感光体ドラム７の外周面上に付着した残留トナーは、各感光体クリーニング装置によって各感光体ドラム７の外周面上から除去される。クリーニングがなされた各感光体ドラム７は、除電装置によって除電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。

一方、給紙部３からは給紙ローラ２０または給紙ローラ２１の回転により給紙トレイ４または給紙トレイ５から用紙Ｐが給送され、給送された用紙Ｐは用紙搬送路１６に送り込まれる。送り込まれた用紙Ｐは、二次転写ローラ１９の用紙搬送方向上流側に配置されたレジストローラ対２２において一時停止され、所定のタイミングでローラ１１と二次転写ローラ１９との対向部である二次転写ニップ部に送られる。このとき二次転写ローラ１９には中間転写ベルト１２上に担持されたトナー画像のトナー帯電極性とは逆極性の転写電圧が印加され、これにより中間転写ベルト１２上のフルカラートナー像が用紙Ｐ上に一括して二次転写される。

フルカラートナー像が転写された用紙Ｐは定着装置１５へと搬送され、定着装置１５を通過する際に加えられる熱と圧力とによって用紙Ｐ上のフルカラートナー像が溶融されて用紙Ｐ上に定着される。フルカラートナー像が定着された用紙Ｐは、用紙搬送路１６の終端に配置された排出ローラ対２３に向けて搬送され、排出ローラ対２３によって機外へと排出されて装置本体２の上部に配設された排紙トレイ２４上に排出積載される。
フルカラートナー像を用紙Ｐに転写した後の中間転写ベルト１２は、ベルトクリーニング装置１８によって残留トナーをクリーニングされて次の画像形成に備えられる。

次に、定着装置１５について説明する。図１及び図２に示すように定着装置１５は、定着ローラ２５及び加熱ローラ２６及びテンションローラ２７に巻き掛けられて走行駆動される耐熱性を備えた無端状の定着ベルト２８と、定着ベルト２８を介して定着ローラ２５に圧接配置された加圧ローラ２９とを有している。この定着ベルト２８と加圧ローラ２９とで用紙Ｐ上の未定着トナー画像Ｔを用紙Ｐに対して定着させる定着ニップＮが形成され、定着ニップを通過した用紙Ｐの表面には定着トナー画像Ｔ１が形成される。定着装置１５は、装置本体２に対して着脱可能に構成されている。

定着ローラ２５及び加熱ローラ２６は、それぞれの回転中心位置が固定となるようにそれぞれの支軸を定着装置１５のケーシング３５に回転自在に支持されており、各軸間の間隔を一定に保たれている。テンションローラ２７は、定着ベルト２８の内側の空間内にその周面が定着ベルト２８の内周面に接する態様で配置されている。テンションローラ２７には、圧縮ばね３０により定着ベルト２８を内側から外側に向けて押圧する向きの付勢力が付与されている。

定着ローラ２５はゴム等の弾性体で構成されており、加熱ローラ２６は中空の金属ローラで構成されている。加熱ローラ２６の内部には、加熱ローラ２６の軸線方向に延在する一対の発熱体３１ａ，３１ｂからなる加熱源としてのヒータユニット３１が配設されている。発熱体としては、ハロゲンヒータあるいはこれ以外のヒータ等が用いられる。なお、ヒータユニット３１を構成するヒータは２個に限定されず、１個でも３個以上であってもよい。また、加熱源として加熱ローラ２６の内部ではなく外部に配設されて加熱ローラ２６を加熱する構成であってもよい。定着ローラ２５はモータ３２によって回転駆動され、定着ローラ２５の回転に伴い定着ベルト２８が図２において反時計回り方向に走行駆動されると共に、定着ベルト２８に圧接している加圧ローラ２９が図２において時計回り方向に従動回転する。

次に、上述した定着装置１５に被記録媒体として用紙Ｐに代えて封筒３３を通紙する場合を説明する。封筒３３は、図３に示すように、片面画像形成時において画像面側である表面側用紙３３ａと非画像面側である裏面側用紙３３ｂとの２枚の用紙を重ねて構成されており、定着ローラ２５の軸線方向における両端部及び用紙搬送方向先端部が共に糊付けされ用紙搬送方向後端部のみに開放された開口部を有している。
封筒３３が定着ニップＮを移動する際に、定着ベルト２８の表面２８ａと加圧ローラ２９の表面２９ａの線速度ｖ１，ｖ２の線速差Δｖはほぼ０であり、未定着トナー画像Ｔを担持している表面側用紙３３ａの線速度ｖｆ１に対して、裏面側用紙３３ｂの線速度ｖｆ２が線速差Δｖｆ≒０として通紙される。

仮に線速差Δｖが存在すると、定着ニップＮに封筒３３のような二枚以上の部材を重ねて端面が接合された被記録媒体が到達すると、封筒３３の前記軸線方向の中央部にのみ表面側用紙３３ａと裏面側用紙３３ｂとに位置ずれが蓄積し、結果として図４に示すように封筒３３の表面に肋骨状のしわ３４が発生してしまう。
線速差Δｖがほぼ０で定着ニップＮを通過する封筒３３ではしわ３４は生じないものの、表面側用紙３３ａと裏面側用紙３３ｂとの二枚の用紙に位置ずれが生じないため、定着装置１５における加熱と加圧とによって開口部３３ｃが密着してしまう。封筒３３は画像形成装置から排出された後すぐに中身を挿入する場合が多いため、開口部３３ｃが密着して貼り付くと迅速に封入作業を行うことができない。
そこで、開口部３３ｃ付近で任意に線速差Δｖを生じさせ、二枚の用紙が密着しないよう位置ずれが生じれば、開口部３３ｃの貼り付きを抑制することができる。以下に、本発明の構成及び動作を説明する。

図５は、定着装置１５の駆動機構を示している。定着ローラ２５の支軸２５ａには入力ギヤ３６が取り付けられており、入力ギヤ３６には駆動ギヤ３７及び従動ギヤ３８がそれぞれ噛合している。駆動ギヤ３７には駆動手段としてのモータ３２が接続されており、モータ３２からの回転駆動力を受けて駆動ギヤ３７が回転し、これに噛合した入力ギヤ３６が回転することによって定着ローラ２５が回転駆動され、結果として定着ベルト２８が走行駆動される。
従動ギヤ３８は加圧ローラ２９の支軸２９ｂに取り付けられており、支軸２９ｂと従動ギヤ３８との間には一方向電磁クラッチ３９が介装されている。一方向電磁クラッチ３９は、支軸２９ｂに内輪部位が一体結合され外輪部位は従動ギヤ３８に固定されている。一方向電磁クラッチ３９は電気信号に基づいてオンオフされ、オンの場合には入力ギヤ３６から従動ギヤ３８への回転力の伝達を許容し、従動ギヤ３８から入力ギヤ３６への回転力の伝達を遮断する。これにより定着ローラ２５に対して加圧ローラ２９が滑ることを防止し、各ローラ２５，２９を同期して回転することができる。

上述の構成により、定着ローラ２５と加圧ローラ２９とが同期して回転するので、定着ベルト２８や定着ローラ２５が加圧ローラ２９と摩擦することによって痛むことを防止でき、これ等部材の耐久性を向上することができる。また、一方向電磁クラッチ３９を有することにより定着ベルト２８と加圧ローラ２９との周速差を吸収することができ、搬送される封筒３３にしわ３４が生じることを防止することができる。
一方、一方向電磁クラッチ３９がオフの場合には入力ギヤ３６から従動ギヤ３８への駆動伝達が行われず、定着ローラ２５のみが回転駆動される。この結果、加圧ローラ２９は駆動されずに定着ローラ２５とは同期回転しなくなるため、定着ローラ２５と加圧ローラ２９との間で周速差が生じることとなる。

上述した構成の定着装置１５の本発明における動作を説明する。この動作の説明に先立ち、定着装置１５の動作を制御する制御手段について説明する。
図６に示すように定着装置１５の内部には、搬送されてくる封筒３３の先端部を検知するセンサ４０が配設されている。センサ４０は封筒３３の先端を検知すると、その検知信号を後述する制御手段４１に向けて送信する。
図７は、本発明の一実施形態に用いられる制御手段４１の制御ブロック図である。周知のマクロコンピュータからなり、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する制御手段４１は、モータ３２の駆動制御を行うと共にセンサ４０から検知信号を受けて一方向電磁クラッチ３９のオンオフ制御を行う。

カラープリンタ１が起動されて図示しないプリントスイッチがオンされると、制御手段４１からの指令によりモータ３２が駆動されると共に一方向電磁クラッチ３９がオンされる。これにより入力ギヤ３６から従動ギヤ３８へと回転力が伝達され、定着ベルト２８が図６において反時計回り方向に走行駆動されると共に加圧ローラ２９が定着ベルト２８の移動速度と同期して回転駆動される。この構成により、定着ベルト２８と加圧ローラ２９とが同期して回転するので、定着ベルト２８や定着ローラ２５が加圧ローラ２９と摩擦することによって痛むことを防止でき、これ等部材の耐久性を向上することができる。

次に、被記録媒体として封筒３３が用いられる場合を説明する。図２に示すように、未定着トナー画像Ｔが転写された封筒３３は、定着装置１５のケーシング３５内に送り込まれ、ケーシング３５内に設けられたガイド部材４２によって定着ニップＮへと案内される。制御手段４１は予め封筒３３の搬送方向長さＬ１（図６参照）を認識しており、さらに封筒３３の先端がセンサ４０によって検知されたタイミングから、封筒３３が定着装置１５内のどの位置を搬送されているかを認識している。そして制御手段４１は、封筒３３の後端である開口部３３ｃから所定長さＬ２（図６参照）の位置までは、一方向電磁クラッチ３９をオンさせた状態で定着ニップＮに対して封筒３３を通過させる。

このとき一方向電磁クラッチ３９がオンされていることから定着ベルト２８と加圧ローラ２９とが同期して回転しており、定着ベルト２８と加圧ローラ２９との周速差が生じないことから封筒３３へのしわ３４の発生を効果的に防止することができる。
そして封筒３３の後端からＬ２の位置までが定着ニップＮを通過したことを制御手段４１が認識すると、制御手段４１は指令を送り一方向電磁クラッチ３９をオフさせる。これにより入力ギヤ３６からの回転駆動力が従動ギヤ３８に伝達されなくなり、定着ローラ２５のみが回転駆動されて加圧ローラ２９は走行する定着ベルト２８の移動に伴い従動回転するため、定着ローラ２５と加圧ローラ２９との間には周速差が生じることとなる。

上述のように封筒３３の開口部３３ｃの近傍において定着ローラ２５と加圧ローラ２９との間に周速差が生じると、封筒３３の開口部３３ｃを構成する表面側用紙３３ａと裏面側用紙３３ｂとの間で位置ずれが生じ、開口部３３ｃにおける両用紙３３ａ，３３ｂの密着が抑制される。この構成中、定着ローラ２５が第１搬送部材として、加圧ローラ２９が第２搬送部材として、一方向電磁クラッチ３９が駆動力伝達手段としてそれぞれ機能している。

上述の構成より本発明によれば、封筒３３の搬送時において制御手段４１は定着ローラ２５と加圧ローラ２９とを互いに同じ線速となるように動作制御し、封筒３３が定着ニップＮを通過中に所定の位置を占めたとき、定着ローラ２５の線速が加圧ローラ２９の線速を上回るように定着ローラ２５と加圧ローラ２９とを動作制御するので、封筒３３にしわが発生することを防止しつつ封筒３３の開口部３３ｃを容易に開放可能とすることができる。
上記実施形態では、駆動ギヤ３７からの駆動力を、入力ギヤ３６を介して定着ローラ２５に伝達させ、さらに従動ギヤ３８を介して加圧ローラ２９に伝達させる構成を示したが、入力ギヤ３６を介して加圧ローラ２９に伝達させ、さらに従動ギヤ３８を介して定着ローラ２５に伝達させる構成としてもよい。

上記実施形態では、制御手段４１によって動作制御される制御対象物として、第１搬送部材である定着ローラ２５と第２搬送部材である加圧ローラ２９とを示した。しかし本発明が適用可能な制御手段４１によって動作制御される制御対象物はこれに限られず、図１に示した排出ローラ対２３であってもよい。この場合、排出ローラ対２３のうちの何れか一方のローラを定着ローラ２５と同様に、何れか他方のローラを加圧ローラ２９と同様にそれぞれ動作制御することにより、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

上記実施形態及び各変形例では、液体吐出装置としてカラープリンタを用いた例を示したが、液体吐出装置としてはこれに限られず、プリンタ、ファクシミリ、複合機等にも本発明は適用可能である。また本実施形態及び変形例では、画像が形成される被記録媒体として封筒３３を用いる構成を示したが、被記録媒体は封筒や包袋には限定されず、厚紙、ハガキ、封筒、普通紙、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート、ＯＨＰフィルム、樹脂フィルム等も含まれ、シート状を呈し画像形成可能な物質であればどのようなものを用いてもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

１ 画像形成装置
１５ 定着装置
２３ 排出ローラ対
２５ 第１搬送部材（定着ローラ）
２９ 第２搬送部材（加圧ローラ）
３２ 駆動手段（モータ）
３３ 被記録媒体（封筒）
３３ｃ 開口部
３９ 駆動力伝達手段（一方向電磁クラッチ）
４１ 制御手段
Ｎ 定着ニップ

特開２０１１－１９１５７０号公報

Claims (4)

1. 定着部材と、前記定着部材に被記録媒体を押圧して定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着ニップよりも被記録媒体搬送方向下流側に配設された排出ローラ対と、前記排出ローラ対の作動を制御する制御手段とを備え、
   前記排出ローラ対は、前記被記録媒体のトナー像が形成された面である表面側に配置された回転自在な第１搬送部材と、前記被記録媒体の裏面側に前記第１搬送部材と接触して配置された回転自在な第２搬送部材とを有し、
   前記制御手段は、前記被記録媒体の搬送時において互いに同じ線速となるように前記第１搬送部材と前記第２搬送部材とを動作制御し、前記被記録媒体が所定の位置を占めたとき、前記第１搬送部材または前記第２搬送部材の何れか一方の線速が何れか他方の線速を上回るように前記第１搬送部材と前記第２搬送部材とを動作制御する画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記第１搬送部材または前記第２搬送部材の何れか一方を回転駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段の駆動力を前記第１搬送部材または前記第２搬送部材の何れか他方に伝達する伝達状態または遮断する遮断状態を選択的に取り得る駆動力伝達手段とを有し、
   前記制御手段は前記所定の位置で前記駆動力伝達手段を前記伝達状態から前記遮断状態に切り替えることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２記載の画像形成装置において、
   前記被記録媒体が袋体であり、前記所定の位置は前記袋体の開口部に対応した位置であることを特徴とする画像形成装置。
4. 定着部材と、前記定着部材に被記録媒体を押圧して定着ニップを形成する加圧部材と、前記定着ニップよりも被記録媒体搬送方向下流側に配設された排出ローラ対と、を備え、
   前記排出ローラ対は、前記被記録媒体のトナー像が形成された面である表面側に配置された回転自在な第１搬送部材と、前記被記録媒体の裏面側に前記第１搬送部材と接触して配置された回転自在な第２搬送部材とを有し、
   前記被記録媒体の搬送時において互いに同じ線速となるように前記第１搬送部材と前記第２搬送部材とを駆動し、前記被記録媒体が前記定着ニップを通過中の所定の位置を占めたとき、前記第１搬送部材または前記第２搬送部材の何れか一方の線速が何れか他方の線速を上回るように前記第１搬送部材と前記第２搬送部材とを動作させることを特徴とする画像形成方法。

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