JP4333583B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。

従来、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置がオフィスに広く普及している。一般に、電子写真方式の画像形成装置は、用紙上に形成されたトナー画像を加熱溶融して用紙に定着させるための定着装置を備えている。

このような画像形成装置の使用において、例えば文字画像を形成する場合には光沢度は要求されないが、例えば写真画像を形成する場合には光沢度が高い方がきれいで高画質の画像になるためにその要求度が高い。

例えば下記特許文献１には、定着速度、定着温度または定着ニップ幅を変更することによって、形成される画像の光沢度を変えるようにした画像形成装置が提案されている。
特開平６−２０２５２０号公報

ところが昨今、画像形成装置においては高画質および高速度への要望が高くなってきている。そのために、定着速度を遅くして光沢度を上げようとすると、画像形成に時間がかかり、高速度への要望に応えられなくなる。

また、定着温度を高くすることによって光沢度を上げようとする場合には、部品の耐熱性やユーザ安全性を考慮すると最高温度にも限界があり、高速画像形成時に高い光沢度を得ることが困難である。加えて、定着温度の設定を高くすると、ウォームアップに時間がかかるという問題もある。

さらに、定着ニップ幅を広げることによって光沢度を上げようとすると、トナー画像が定着ベルト等の定着部材に擦れることにより、画像が乱れやすくなるという問題がある。

そこで、本発明の目的は、簡単な構成で、画像乱れが発生せず、高速処理で高光沢度を実現でき、さらに光沢度を各種レベルに変更できる画像形成装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、
間隔を置いて平行に且つ回転可能に配置された加熱ローラと定着ローラと、
前記加熱ローラと定着ローラに掛け渡された無端状の定着ベルトと、
前記定着ローラに前記定着ベルトを介して圧接して回転する加圧ローラを備えており、
前記加圧ローラの回転に基づき、前記定着ベルトの第１のベルト部分が前記加熱ローラから前記定着ローラに向かって移動するとともに前記定着ベルトの第２のベルト部分が前記定着ローラから前記加熱ローラに向かって移動し、前記定着ベルトと前記加圧ローラとが圧接する定着ニップ部で用紙を挟持搬送しながら、前記用紙の表面に形成されたトナー画像を加熱して前記用紙に定着させる画像形成装置であって、
前記定着ニップ部に突入する用紙を搬送する経路を、前記定着ニップ部に向かって第１の方向に伸びる第１の経路と、上記第１の方向に対して略直交する第２の方向から前記定着ニップ部に向かって伸びる第２の経路との間で変更する経路変更部材を有することを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、定着ニップ部に突入する直前の用紙が予備加熱されることによって、定着ニップ部においてトナーが速く溶融しやすくなり、その結果、定着されたトナー画像の表面平滑度が増して光沢度が高くなる。したがって、定着温度を高くしたり、定着速度を遅くしたり、定着ニップ幅を広くしたりすることなく、定着ベルトに対する用紙搬送経路の近接度合いを変更することによって、トナー画像の光沢度を変更できる。

また、予備加熱手段またはヒータについて、定着ベルトに対する用紙搬送経路の近接度合いを変更したり、加熱出力を変更にしたり、用紙搬送経路に対して進退移動させて用紙との距離を変えたりすることによって、トナー画像の光沢度を各種レベルに変更できる。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態である画像形成装置の定着装置１０とその近傍の概略構成を示す。定着装置１０は、無端シート状の定着ベルト１２を備えている。定着ベルト１２は、所定間隔を置いて平行に配置されたそれぞれ回転可能な加熱ローラ１４および定着ローラ１６に掛け渡されている。また、加熱ローラ１４にはヒータランプが内蔵されており、このヒータランプで内部から加熱された加熱ローラ１４によって定着ベルト１２が所定の設定温度（例えば１９０℃）に温められるようになっている。なお、回転可能な定着ローラ１６に代えて、回転不能に固定された定着部材が用いられてもよい。

定着ローラ１６には、定着ベルト１２を介して加圧ローラ１８が圧接されている。定着ベルト１２と加圧ローラ１８との接触部が定着ニップ部２０になっている。加圧ローラ１８は、矢印Ｄ方向に回転駆動されるようになっており、これにより定着ベルト１２が矢印Ｃ方向に従動回転するようになっている。加圧ローラ１８にもまたヒータランプが内蔵されており、このヒータランプによって加圧ローラ１８が所定の設定温度（例えば１４０℃）に加熱されるようになっている。

定着ニップ２０を通る鉛直線上に用紙搬送経路が形成されている。用紙Ｐは、その用紙搬送経路に沿って上方に搬送されるようになっている。定着装置１０の下方には、トラクタ２２が配設されている。トラクタ２２は、回転移動する複数の送りピンを備えており、この送りピンが用紙Ｐの両端縁部に所定ピッチで形成された送り穴に係合することにより用紙Ｐが上方に送られるようになっている。

用紙搬送経路沿いであって加圧ローラ１８の下方には、例えばローラ状の経路変更部材２４が配設されている。経路変更部材２４およびトラクタ２２は、図１（Ａ）に示す位置と図１（Ｂ）に示す位置との間で移動可能になっている。経路変更部材２４およびトラクタ２２が図１（Ａ）に示す位置にあるとき、用紙搬送経路は鉛直線状になっている。一方、経路変更部材２４およびトラクタ２２が図１（Ｂ）に示す位置に移動したとき、定着ニップ部２０に突入直前の用紙搬送経路が定着ベルト１２に近接するように変更されることになる。このように変更された用紙搬送経路に沿って搬送される用紙Ｐは、図示しない搬送ガイド部材でガイドされることによって、定着ベルト１２に近接するが定着ニップ部２０に突入するまで定着ベルト１２に接触しないようになっている。本実施形態では、定着ベルト１２、経路変更部材２４およびトラクタ２２が、定着ニップ部２０に突入直前の用紙を予備加熱可能にする予備加熱手段を構成する。

また、経路変更部材２４およびトラクタ２２の移動位置は、図１（Ａ）に示す位置と図１（Ｂ）に示す位置との間で任意に設定することができ、これにより定着ベルト１２に対する用紙搬送経路の近接度合いを変更できるようになっている。なお、経路変更部材２４およびトラクタ２２を移動させる手段は、何でもよいが、例えばモータ駆動のラックアンドピニオン機構を使用することができる。

画像形成装置は、図示しない操作パネルを有している。操作パネルには、光度選択キーが設けられている。光沢度は、通常は中光沢度が選択された状態になっているが、ユーザは光沢度選択キーを用いて低光沢度または高光沢度を選択できるようになっている。

続いて、上述した構成からなる画像形成装置の動作について説明する。なお、後述する画像の光沢度の値は、ＪＩＳ Ｚ８７４１、Ｋ５４００などに合致した光沢度測定器にて測定した値である。

ユーザが操作パネルにおいて低光沢度を選択したとき、加熱ローラ１４および加圧ローラ１８の各ヒータランプがオフされる。これにより、加熱ローラ１４および加圧ローラ１８の各温度は所定の設定温度（例えば１９０℃および１４０℃）から低下し、これに伴って定着ベルト１２の温度も低下する。この状態で、表面にトナー画像が形成された用紙Ｐが定着ニップ部２０を通過すると、比較的低い定着温度で定着されたトナー画像は例えば光沢度２０％の低光沢度になる。

画像形成装置が中光沢度選択状態になっているとき、加熱ローラ１４および加圧ローラ１８は、各ヒータランプがオンされることによって、所定の設定温度（例えば１９０℃および１４０℃）にそれぞれなっている。これにより、定着ベルト１２もまた所定の設定温度（例えば１９０℃）になっている。この状態で、表面にトナー画像が形成された用紙Ｐが定着ニップ部２０を通過すると、所定の定着温度で定着されたトナー画像は例えば光沢度５０％の中光沢度になる。

ユーザが操作パネルにおいて高光沢度を選択したとき、加熱ローラ１４および加圧ローラ１８は、各ヒータランプがオンされることによって所定の設定温度（例えば１９０℃および１４０℃）にそれぞれなっていると共に、経路変更部材２４およびトラクタ２２が図１（Ａ）に示す位置から図１（Ｂ）に示す位置へ移動される。この状態では、定着ニップ部２０に突入直前の用紙Ｐは、定着ベルト１２に近接して通過することで、定着ベルト１２からの輻射熱によって予備加熱される。このように定着ニップ部２０の突入前に用紙Ｐが予備加熱されることで、用紙Ｐの表面に形成されたトナー画像は定着ニップ部２０において速く溶融しやすくなる。その結果、定着されたトナー画像の表面平滑度が増して例えば８０％の高光沢度画像が得られる。

このように本実施形態の画像形成装置によれば、定着ベルト１２の輻射熱で定着ニップ部２０に突入する直前の用紙Ｐを予備加熱することによって、定着ニップ部２０においてトナーが速く溶融しやすくなり、その結果、定着されたトナー画像の表面平滑度が増して光沢度が高くなる。したがって、定着温度を高くしたり、定着速度を遅くしたり、定着ニップ幅を広くしたりすることなく、定着ニップ部２０に突入直前の用紙Ｐを予備加熱可能にするという簡単な構成で、画像乱れが発生せず、高速処理でトナー画像の高光沢度を実現できる。

また、加熱ローラ１４および加圧ローラ１８の各温度制御と組合せて、定着ベルト１２に対する用紙搬送経路の近接度合いを変更することで、トナー画像の光沢度を種々のレベルに変更することもできる。

次に、図２を参照して本発明の第２実施形態である画像形成装置について説明するが、上述した第１実施形態の画像形成装置と同一構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態の画像形成装置では、第１実施形態の画像形成装置における経路変更部材２４と、経路変更部材２４およびトラクタ２２を移動させる機構とが設けられておらず、その代わりに、定着装置１０とトラクタ２２との間にプレヒートランプ（ヒータ）３０が予備加熱手段として設けられている。プレヒートランプ３０は、定着ニップ部２０に突入直前の用紙Ｐの搬送経路に近接して配設されており、オンオフ制御が可能であるとともに、加熱出力も変更可能になっている。それ以外の構成は、第１実施形態と同一である。

続いて、第２実施形態の画像形成装置の動作について説明する。
ユーザが操作パネルにおいて低光沢度を選択したとき、加熱ローラ１４および加圧ローラ１８の各ヒータランプがオフされる。また、プレヒートランプ３０もオフされている。これにより、加熱ローラ１４および加圧ローラ１８の各温度は所定の設定温度（例えば１９０℃および１４０℃）から低下し、これに伴って定着ベルト１２の温度も低下する。この状態で、表面にトナー画像が形成された用紙Ｐが定着ニップ部２０を通過すると、比較的低い定着温度で定着されたトナー画像は例えば光沢度２０％の低光沢度になる。

画像形成装置が中光沢度選択状態になっているとき、加熱ローラ１４および加圧ローラ１８は、各ヒータランプがオンされることによって、所定の設定温度（例えば１９０℃および１４０℃）にそれぞれなっている。これにより、定着ベルト１２もまた所定の設定温度（例えば１９０℃）になっている。ただし、プレヒートランプ３０はオフされている。この状態で、表面にトナー画像が形成された用紙Ｐが定着ニップ部２０を通過すると、所定の定着温度で定着されたトナー画像は例えば光沢度５０％の中光沢度になる。

ユーザが操作パネルにおいて高光沢度を選択したとき、加熱ローラ１４および加圧ローラ１８は、各ヒータランプがオンされることによって所定の設定温度（例えば１９０℃および１４０℃）にそれぞれなっており、定着ベルト１２も所定の設定温度（例えば１９０℃）になっている。また、このときにはプレヒートランプ３０もオンされる。この状態では、定着ニップ部２０に突入直前の用紙Ｐは、プレヒートランプ３０によって予備加熱される。このように定着ニップ部２０の突入前に用紙Ｐが予備加熱されることで、用紙Ｐの表面に形成されたトナー画像は定着ニップ部２０において速く溶融しやすくなる。その結果、定着されたトナー画像の表面平滑度が増して例えば８０％の高光沢度画像が得られる。

このように本実施形態の画像形成装置によれば、プレヒートランプ３０で定着ニップ部２０に突入する直前の用紙Ｐを予備加熱することによって、定着ニップ部２０においてトナーが速く溶融しやすくなり、その結果、定着されたトナー画像の表面平滑度が増して光沢度が高くなる。したがって、定着温度を高くしたり、定着速度を遅くしたり、定着ニップ幅を広くしたりすることなく、定着ニップ部２０に突入直前の用紙Ｐを予備加熱可能にするという簡単な構成で、画像乱れが発生せず、高速処理でトナー画像の高光沢度を実現できる。

また、加熱ローラ１４および加圧ローラ１８の各温度制御と組合せて、プレヒートランプ３０の加熱出力を変更することで、トナー画像の光沢度を種々のレベルに変更することもできる。

さらに、図３に示すように、用紙搬送経路に対してプレヒートランプ３０を進退移動可能にしてプレヒートランプ３０と用紙Ｐとの間の距離Ｅを変えることで、トナー画像の光沢度を種々のレベルに変更するようにしてもよい。

なお、上述した画像形成装置では両端縁部に送り穴が形成された連続紙を用紙Ｐとして用いるものとしているが、本発明の画像形成装置は、送り穴がないロール紙をローラ搬送する場合や、例えばＡ４サイズの普通紙を用紙として使用する場合にも適用可能である。

第１実施形態である画像形成装置の定着装置とその近傍の概略構成図。 第２実施形態である画像形成装置の定着装置とその近傍の概略構成図。 第２実施形態である画像形成装置の変形例を示す図。

符号の説明

１０…定着装置
１２…定着ベルト（予備加熱手段）
１４…加熱ローラ
１６…定着ローラ
１８…加圧ローラ
２０…定着ニップ部
２２…トラクタ（予備加熱手段）
２４…経路変更部材（予備加熱手段）
３０…プレヒートランプ（予備加熱手段）

Claims (4)

1. 間隔を置いて平行に且つ回転可能に配置された加熱ローラと定着ローラと、
   前記加熱ローラと定着ローラに掛け渡された無端状の定着ベルトと、
   前記定着ローラに前記定着ベルトを介して圧接して回転する加圧ローラを備えており、
   前記加圧ローラの回転に基づき、前記定着ベルトの第１のベルト部分が前記加熱ローラから前記定着ローラに向かって移動するとともに前記定着ベルトの第２のベルト部分が前記定着ローラから前記加熱ローラに向かって移動し、前記定着ベルトと前記加圧ローラとが圧接する定着ニップ部で用紙を挟持搬送しながら、前記用紙の表面に形成されたトナー画像を加熱して前記用紙に定着させる画像形成装置であって、
   前記定着ニップ部に突入する用紙を搬送する経路を、前記定着ニップ部に向かって第１の方向に伸びる第１の経路と、上記第１の方向に対して略直交する第２の方向から前記定着ニップ部に向かって伸びる第２の経路との間で変更する経路変更部材を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１のベルト部分は、前記加熱ローラと前記定着ローラとの間の部分であって、前記第２の経路は前記第１のベルト部分に対向する部分を含んでいる請求項１の画像形成装置。
3. 前記第２の経路を通過する用紙は前記第１のベルト部分によって予備加熱される請求項２の画像形成装置。
4. 前記第２の経路を通過する用紙は前記第１のベルト部分の輻射熱によって予備加熱される請求項３の画像形成装置。

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