JP2003335442A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
を離型部材で覆い、溶融トナーの離型性を高め、ウェブ
9および搬送ローラ81を強制冷却する冷却手段を設け
ることによって溶融トナーの凝集力を高め、高温オフセ
ットを防止する。さらに、搬送ローラ81の離型部材の
内側に断熱部材を設けることによって表面の熱時定数を
大きくして速やかな冷却サイクルを実現するとともに、
搬送ローラの熱膨張を低減する。
Description
連続紙の両面にトナー画像を形成する画像形成装置に関
する。
像形成装置において、トナー画像転写後のウェブをどの
ように挟持・搬送するか問題となっている。搬送方法は
概ね2通りあり、定着前のウェブを挟持・搬送する方法
と、定着後のウェブを挟持・搬送する方法である。
れた粉体トナーが付着している。このような状態のウェ
ブを搬送ローラによって挟持・搬送すると、搬送ローラ
とウェブの接触部で粉体トナーの一部が搬送ローラに逆
転写する現象が見られる。このためトナー損失による転
写率の低下、色合いの変化、逆転写トナーの再転写によ
るオフセット画像の発生、混色などの問題が生じる。ま
た、搬送ローラの圧接によりトナー画像がつぶれ画像劣
化する問題もある。このような不具合に対してなされた
発明として、特開平7―334061号公報に記載の静
電写真方式複写機またはプリンタでは、ウェブの電荷付
与によりウェブとトナー粒子の静電吸着力を高めると同
時に搬送ローラへバイアスを印加することによってトナ
ー粒子の逆転写を防止する。また、特開平10―198
092号公報に記載の電子写真装置における給送ローラ
の清掃装置では、逆転写した搬送ローラ上のトナー粒子
をクリーニング装置により除去しており、オフセット画
像の発生を防止している。
れ溶融したトナーが付着している。搬送ローラはウェブ
及び溶融トナーから熱を受けて高温となるため、トナー
の高温オフセットを生じ易く、搬送ローラ側に逆転写す
るトナーによって未定着トナーのときと同様な画像劣化
を生じる。また、搬送ローラが熱膨張するため搬送精度
が劣化し、色合わせ誤差の原因となるなどの問題も生じ
ている。このように、定着後のウェブを搬送する方法で
は熱問題が生じるので、一般的には定着前のウェブを搬
送する方法が用いられている。
ローラに熱が加わらない、未定着トナーが付着している
ウェブの搬送が行なわれている。しかしながら、搬送ロ
ーラへのトナー逆転写をゼロにすることはできないた
め、色合いが変化したり、オフセット画像が生じる等の
問題が残り、再現性の良い画像を得ることが困難であっ
た。
ことができる画像形成装置を提供することにある。
に、本発明では、定着機通過後のウェブを搬送する。ウ
ェブ及びトナー画像の熱により搬送ローラは徐々に温度
上昇し溶融トナーの高温オフセットが著しくなってオフ
セット画像等の画像欠陥が発生したり、寸法誤差、偏心
が増大して搬送性能を損なう等の問題がある場合には、
搬送ローラの表面を離型性の良好な部材によってコーテ
ィングすることによって溶融トナーの逆転写を防止した
り、高温オフセットの生じない温度までウェブを冷却す
る冷却手段を設けるとよい。寸法安定性を確保するため
には、搬送ローラに断熱層を設けて熱時定数を大きくす
るとよい。このためには、搬送ローラの離型部材の内側
に熱伝導率の低い断熱部材を設けるとよい。これによっ
て、溶融トナー画像を挟持・搬送することが可能にな
り、再現性の良い画像形成装置を提供できる。
像形成装置の構成を示す図である。
張力制御装置3と、蛇行制御装置4と、画像形成部5
と、定着機6と、アウトフィード部7と、搬送ローラ8
とから構成される。ウェブ9は、前記の各装置を上記の
順に経由し搬送路Rを形成する。
ール紙や、一定の長さに折りたたまれて支給されるボッ
クス紙等の連続紙である。ウェブ9は巻き癖や折り癖な
どの支給される形態による癖を図示しない前処理機によ
って直した後、インフィード部2へ給送される。
21と、バックローラ22とから構成され、インフィー
ドローラ21には駆動モータ23が取付けられている。
ウェブ9はインフィードローラ21に巻き付き接触幅を
得るとともに、バックローラ22によって押圧されるこ
とで駆動モータ23の回転駆動力の伝達が滑りなく効率
よく行なえるようになっている。
負荷手段32と、位置検出器33から構成されている。
ダンサローラ31はウェブ9に吊り下げられており、上
下方向に自由に移動することができる構造である。ダン
サローラ31は自重や錘、ばね力、シリンダ圧などの負
荷手段32によってウェブ9に張力を付与する機能を有
し、張力の急激な変化に対しては自らの位置を変えて吸
収することで常に一定の張力を実現する。ダンサローラ
31の位置は、位置検出器33によって検出され、張力
変動による移動量に応じてインフィードローラ21の速
度を微調整して、所定の位置に復帰させる制御系が構成
されている。
正ローラ41、42と、そのローラ軸を固定して補正ロ
ーラ41、42ごと回転するターンテーブル43と、蛇
行センサ44とから構成されている。ウェブ9の蛇行は
蛇行センサ44によって検出され、蛇行量に応じてター
ンテーブル43が回転を行なう。ターンテーブル43の
回転によって2つの補正ローラ41、42が搬送方向に
対して傾き、ウェブ9の走行位置が幅方向に修正され
る。
画像形成ユニット51によりトナー画像を形成し、ウェ
ブ9に転写する構成となっている。画像形成ユニット5
1をウェブ9の表側、裏側に設けることにより両面印刷
を可能とし、また、複数の画像形成ユニット51を多段
に並べ配置することでカラー画像を形成することも可能
である。
画像を乾燥・定着させるために設けられている。搬送速
度が高速である場合、ローラ定着機ではウェブ9と定着
ローラの接触時間が短いため、トナーを溶融するのに十
分な熱量を得ることが困難である。このため、非接触の
オーブン定着機を用いることが望ましい。オーブン定着
機は非接触であるため、画像つぶれが無い良好な画像を
得ることができる。
と同じ構成であり、アウトフィードローラ71と、バッ
クローラ72と、駆動モータ73で構成される。アウト
フィードローラ71は搬送速度一定に制御され、画像形
成部5のウェブ搬送速度の基準となっている。
トフィード部7へ至る経路上に設けられている張力制御
装置3、蛇行制御装置4、画像形成部5、定着機6を経
由するように必要に応じてウェブ9の搬送方向を変える
ために用いられる。搬送ローラ8の寸法精度、偏心はウ
ェブ9の搬送速度精度に影響を与えるため、高精度に製
作されている。
いて説明する。
ユニット51を経由するため経路長が長く、また、定着
機6は十分な熱量を加えるために速度に比例して加熱区
間を長く取る必要がある。このようなことから、装置サ
イズが大型化する傾向があるため、上記経路上の任意の
箇所に搬送ローラ81を設けてウェブ9の経路を折り返
し、コンパクトなレイアウトにすることが行なわれる。
従来技術では、搬送ローラ81を画像形成部5から定着
機6の間に設けて折り返すことによって小型化を実現し
ているが、搬送ローラ81に接触するウェブ9上の未定
着トナー像の逆転写によってオフセット画像が生じた
り、色合いが変化することによる画像劣化が問題となっ
ている。本実施例では、搬送ローラ81を定着機6の直
後に設ける。トナーをウェブ9に固定してから接触する
ことで逆転写、トナー損失を低減し、画質劣化を防止す
る。
とにより、搬送ローラ81は接触するウェブ9及び溶融
トナーから熱を受けて温度上昇し、定着温度程度にまで
至る。搬送ローラ81とウェブ9の接触点の温度が定着
温度付近まで上昇している場合、溶融トナーの凝集力は
弱くなり搬送ローラ81とウェブ9の両方へトナーが分
離される高温オフセットを引き起こす。この時の溶融ト
ナーの分配比率は、搬送ローラ81とトナー間の粘着
力、ウェブ9とトナー間の粘着力の強弱で変化する。
造を示す断面図である。搬送ローラ81の表面を離型性
に優れた部材811で覆った構造である。このような構
造により搬送ローラ81の表面の離型性が向上し、搬送
ローラ81とトナー間の粘着力が弱くなることによって
ウェブ9から搬送ローラ81へ逆転写されるトナーの量
が低減する。離型性に優れた部材811として、フッ素
樹脂、シリコン樹脂が挙げられるが、搬送ローラ81が
高温となることから耐熱性が必要であり、フッ素樹脂で
はPFA、PTFE、シリコン樹脂では熱可塑性のシリ
コンゴムが適している。これらの離型材料は、スプレー
等によるコーティング、チューブ状の樹脂を被覆する等
によって搬送ローラ81表面に被覆することができる。
ここで、搬送ローラ81は、離型性の確保と同時に高い
搬送精度が要求されるため、寸法精度が得られる金属ロ
ーラに直に離型部材811を被覆することが望ましい。
ンオイルを塗布することによってさらに向上することが
でき、逆転写防止の効果を高めることができる。オイル
塗布手段88は、図3のように搬送ローラ81とウェブ
9の接触する直前の搬送ローラ81周上に設け、オイル
パッド等により搬送ローラ81表面にシリコンオイルを
薄く均一に塗布することによって実現できる。
によって搬送ローラ81上に逆転写される溶融トナーは
ほとんど無くなるが、稀に微少のトナーが逆転写するこ
とがある。逆転写されたトナーは、1回転して次にウェ
ブ9と接触したところでウェブ9に再転写されてオフセ
ット画像となるので、ウェブ9との接触前にクリーニン
グすることで、オフセット画像を完全に除去することが
できる。クリーニング手段89は、フェルト製のクリー
ニングパッドやフェルトローラなどを搬送ローラ81に
接触させることで構成できる。また、クリーニング手段
89は、オイル塗布手段88より上流側に置くことが望
ましく、クリーニングしきれなかった場合でも、残留ト
ナー上にシリコンオイルが塗布されることによってウェ
ブ9への転写が防止できるためである。
る。
示した図である。
は、ウェブ9および溶融トナーから熱を受けて徐々に加
熱されていくため、ローラ自体の熱膨張によって寸法誤
差が大きくなったり、偏心、振れ回りが大きくなる現象
が見られる。これらの寸法変化は、ウェブ9を巻き付け
て搬送した時に速度変動となって現れ、画像形成部5へ
影響してジッタ、色ずれの原因となる。また、搬送停止
中に搬送ローラ81に巻き付いたウェブ9は、搬送ロー
ラ81の余熱を長時間受けるので、巻き付いている箇所
で巻き癖がつき皺の原因となったり、破断原因となるこ
とがある。
度上昇を抑制するために搬送ローラ81表面に施された
離型部材811の内側に熱伝導率の低い部材(断熱部材
813)を設ける。本実施例2の搬送ローラ81は、表
面から離型部材811、断熱部材813、芯金部材81
2の三層構造である。断熱部材813に用いる材料は熱
伝導率が低い材料を選択するほか、材料中に細かな空気
層を持った発泡材料を用いることができる。ガラス繊維
は、繊維間に微細な空気層を有し対流を抑えて熱伝導率
が極めて小さい上、耐熱性、強度、寸法精度に優れてお
り断熱部材813として最適である。このように構成さ
れた搬送ローラ81は、断熱部材813により熱が内部
の芯金部材812へ伝達されないので搬送ローラ81の
表面だけが加熱され、搬送ローラ81の熱膨張を低減す
ることができる。離型部材811、断熱部材813の層
の厚みを薄くすれば、芯金部材812の高い寸法精度を
活かすことができるので、加熱されても高精度搬送を実
現することができる。また、搬送ローラ81の熱の出入
りは表面の部材だけとなるので熱容量が小さくなり、暖
め易く冷め易い搬送ローラ81が得られる。したがっ
て、搬送ローラ81の余熱は瞬時に放熱され、ウェブ9
へ及ぼす悪影響を排除することができるようになる。
樹脂、シリコン樹脂は熱時定数が金属に比べて小さい。
このため、ウェブ9や溶融トナーの熱を効率よく吸収
し、放熱することができない。そこで、金属の熱時定数
が高いことを利用して離型部材811と断熱部材813
の間に薄く金属の層を設け、熱時定数を改善し効率の良
い吸熱・放熱を行なわせる構成とすることができる。
2によっても同等の機能を実現することができる。図5
に搬送ベルト82によって構成した例を示す。
リイミドを用い、表面を離型部材811で被覆したシー
ムレスベルトで構成されている。ウェブ9に接触する側
のベルト搬送ローラ83は断熱部材813の層を有し蓄
熱しないように構成する。一方、ベルト駆動ローラ84
は、ゴムローラ、金属ローラを使用すればよく、搬送ベ
ルト82とウェブ9の間で滑りが生じないように高精度
に搬送できる構成とするのが望ましい。
る。
である。
集力が強く、トナーが塊となってウェブ9または搬送ロ
ーラ81の一方に付着するようになる。図6はトナーの
凝集力、トナーとウェブ9及びトナーと搬送ローラ81
の粘着力の関係を説明する図である。定着機6を通過し
完全に溶融したトナーの凝集力は温度低下によって変化
し、温度が低下するにしたがって凝集力が増加する傾向
を示す。一方、トナーとウェブ9及びトナーと搬送ロー
ラ81の粘着力はトナー温度低下に従い弱くなる。トナ
ーと対象物の粘着力は対象物の臨界表面エネルギーが影
響し、臨界エネルギーの高いウェブ9とトナー間の粘着
力の方が大きくなっている。溶融トナーの分離の形態
は、温度領域I、II、IIIによって異なり、トナーの融
点を超える温度領域Iではトナー凝集力が対象物との粘
着力に比べ弱いのでウェブ9、搬送ローラ81の両方に
トナーが分離される。温度領域IIでは、トナーとウェブ
9の粘着力、トナー凝集力、トナーと搬送ローラ81の
粘着力の順で強いため、溶融トナーはウェブ9の粘着力
によってウェブ9側にほとんど全てが付着する。温度領
域IIIでは、トナー凝集力が強く塊として移動するが、
ウェブ9および搬送ローラ81との粘着力が弱いために
剥がれ落ちるなどの問題が生じる。溶融トナーの逆転写
を防止するためには、搬送ローラ81表面温度を温度領
域IIに管理することが必須である。
明する図である。ここで、定着機6直後のウェブ9上の
点をA点、搬送ローラ81とウェブ9が接触を開始する
点をB点、搬送ローラ81とウェブ9が分離する点をC
点とする。定着機6通過直後のA点はトナーの融点以上
の温度となっており、B点まで搬送される間に放熱して
温度が低下する。この区間Lが充分得られる場合は温度
が低下しウェブ9にトナーが固着するので逆転写は問題
とならないが、高速化・小型化する場合は区間Lを長く
取ることができないため、自然放熱による冷却は僅かと
なる。また、B点からC点への経路では、ウェブ9が搬
送ローラ81に接触することで熱伝達による冷却が可能
であるが、接触幅が狭い上、高速に搬送されるため接触
時間が短いので吸収できる熱量が少ない。
ないため、実施例3では搬送ローラ81およびウェブ9
を強制冷却する冷却手段85を設ける。冷却手段85と
しては、ファンによる空冷、搬送ローラ81内部に水を
通す水冷、ヒートパイプなどによる冷却、スポットクー
ラーなどが利用できる。ファンによる空冷の場合、定着
機6から搬送ローラ81に至る区間でのウェブ9の冷
却、搬送ローラ81自体の冷却、搬送ローラ81とウェ
ブ9が接触している部分への冷却と取付け場所を選ばな
い利点がある。また、風量を調節することにより温度調
節が容易に実現できる特徴がある。
になる。A点からB点に至る経路上に設けられるファン
は、搬送ローラ81に到達する前にウェブ9を強制冷却
できるため、搬送ローラ81で吸収しなければならない
熱量を接触前に減少させることができる。B点からC点
に至る経路上のファンは、ウェブ9と搬送ローラ81の
両方を冷却することができる。ウェブ9はファンと搬送
ローラ81により両面から冷却が進められる。ファンは
ウェブ9に対して当てられるため搬送ローラ81の吸収
しなければならないウェブの熱量がここでも軽減され
る。C点からB点に戻る搬送ローラ81上のファンは、
搬送ローラ81を直接冷却することが目的である。搬送
ローラ81の冷却が良好であればB点の搬送ローラ81
の表面温度を充分に下げることができるので、搬送ロー
ラ81とウェブ9の温度差を大きく保ち、熱伝達を効率
よく行なわせることが可能となる。このとき、実施例2
で説明した搬送ローラ81を用いれば搬送ローラ81の
加熱・冷却サイクルを高速化することができるので、長
時間運転においても搬送ローラ81の温度を低く保つこ
とが可能となる。
温度調節は、サーミスタや赤外線温度計等の温度センサ
86によって搬送ローラ81の表面温度を測定し、ファ
ンの風量を制御することで実現することができる。搬送
ローラ81の温度測定点は、ウェブ9と搬送ローラ81
が分離するローラ上の点が最も望ましいが、温度センサ
86の取付けを考慮するとウェブ9を挟んで搬送ローラ
表面温度を測定することになるため誤差が大きくなる。
そこで、ウェブ9と重ならないC点からB点に至る搬送
ローラ81上に温度センサ86を設けて測定をおこなえ
ば、精度の高い測定結果が得られる。測定点は、分離点
Cに近いほど精度がよい。
型性向上、熱時定数の向上、強制冷却によって、定着機
直後に搬送ローラを設けてもローラの搬送性能を損なわ
ずに溶融トナーの逆転写を防止することを可能とした。
その結果、色再現性に優れた出力画像を得ることができ
るようになる。
示す図である。
す断面図である。
す図である。
す断面図である。
す断面図である。
る図である。
関係を説明する図である。
である。
ィードローラ、22…バックローラ、23…駆動モー
タ、3…張力制御装置、31…ダンサローラ、32…負
荷手段、33…位置検出器、4…蛇行制御装置、41、
42…補正ローラ、43…ターンテーブル、44…蛇行
センサ、5…画像形成部、51…画像形成ユニット、6
…定着機、7…アウトフィード部、71…アウトフィー
ドローラ、72…バックローラ、73…駆動モータ、8
…搬送ローラ、81…搬送ローラ、811…離型部材、
812…芯金部材、813…断熱部材、82…搬送ベル
ト、83…ベルト搬送ローラ、84…べルト駆動ロー
ラ、85…冷却手段、86…温度センサ、87…温度調
節手段、88…オイル塗布手段、89…クリーニング手
段、9…ウェブ、R…搬送路、A…定着機出口、B…接
触開始点、C…分離点。
Claims (4)
- 【請求項1】ウェブを搬送する2つの搬送手段と、前記
搬送手段の間に配置されウェブに所定の張力を与える張
力制御手段と、ウェブの幅方向の位置を修正する蛇行制
御手段と、ウェブ上に画像を形成する画像形成手段と、
ウェブ上に形成された画像を定着する定着手段と、ウェ
ブが前記の各手段を順に経由するように搬送路を構成す
る搬送ローラと、を備えた画像形成装置において、 定着手段の出口側に搬送ローラを設け、ウェブの搬送方
向を変えることを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項2】請求項1に記載の画像形成装置において、
前記搬送ローラの外周に離型性の高い部材を装着したこ
とを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項3】請求項1又は2に記載の画像形成装置にお
いて、前記搬送ローラの離型性の高い部材の内側に熱伝
導性の低い部材を備えたことを特徴とする画像形成装
置。 - 【請求項4】請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画
像形成装置において、前記搬送ローラ及びウェブを冷却
する冷却手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002142289A JP2003335442A (ja) | 2002-05-17 | 2002-05-17 | 画像形成装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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JP (1) | JP2003335442A (ja) |
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-
2002
- 2002-05-17 JP JP2002142289A patent/JP2003335442A/ja active Pending
- 2002-08-28 US US10/229,063 patent/US20030215273A1/en not_active Abandoned
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