(57)【要約】【課題】記録材の表面凹凸に対応するたに必要なエネルギーを有効に活用することができる転写・定着装置を提供する。【解決手段】この転写・定着装置５０は、作像部１により形成されたトナー像１０の転写を受ける転写ベルト（転写体）２と、転写ベルト２上のトナー像１０を記録紙（記録材）５に転写すると同時に定着を行う加圧定着ローラ（加圧定着手段）３、４と、記録紙５を加圧する加圧ローラ対（加圧手段）１２と、加圧ローラ対１２により加圧された記録紙５を非接触で加熱する加熱ランプ（加熱手段）６と、を備えて構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に作成されたトナー像の転写を受ける転写体と、該転写体上のトナー像を記録材に転写すると同時に定着を行う加圧定着手段と、を備えた転写同時定着方式の転写・定着装置において、
前記記録材を加圧する加圧手段と、該加圧手段により加圧された記録材を加熱する加熱手段と、を備え、該加熱手段により加熱された記録材を前記加圧定着手段に供給するように構成したことを特徴とする転写・定着装置。
【請求項２】
前記加熱手段は、前記記録材のトナー像転写面を非接触で加熱するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の転写・定着装置。
【請求項３】
前記加熱手段は、前記記録材のトナー像転写面を接触して加熱する加熱ローラにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の転写・定着装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、前記記録材のトナー像転写面を接触して加熱する面状発熱体により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の転写・定着装置。
【請求項５】
前記転写体が転写ベルトにより構成されている場合、前記加圧定着手段から下流側に該転写ベルトを冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の転写・定着装置。
【請求項６】
前記記録材表面の温度を検知する温度検知手段を備え、該温度検知手段により検知した温度に基づいて、前記加熱手段に係る加熱温度を変更することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の転写・定着装置。
【請求項７】
前記記録材の種類に基づいて、前記加熱手段に係る加熱温度を変更することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の転写・定着装置。
【請求項８】
前記記録材の種類に基づいて、前記加圧手段及び前記加熱手段を通過する記録材の線速を変更可能としたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の転写・定着装置。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れか一項に記載の転写・定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転写・定着装置及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、転写同時定着を行うシステムにおいて、定着の効率を高める定着技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
転写同時定着を行う公知の画像形成装置として特許文献１には、記録材を加熱した後、転写同時定着を行うシステムについて開示されている。このシステムは、記録材に静電転写した後に定着するシステムに比べ、画像チリが少なく良い画質となることが知られている。この理由は、記録材に静電的に転写を行うシステムの場合、記録材の凹部は静電潜像が空間を移動し、その際に画像が散るのに対し、記録材を加熱し転写同時定着を行うシステムの場合には、熱と圧力により物理的に転写するため、記録材凹部においても静電潜像が散らないためである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、記録材を加熱し、その後転写同時定着を行うシステムは、転写同時定着部での画像劣化が少ないという利点がある反面、凹凸のある記録材に対し均一に加熱を行おうとした場合、多大な熱量を必要とするといった課題があった。これは非接触の加熱方式を用いた場合でも、接触式加熱方式を用いた場合にも発生する課題であり、非接触の加熱方式の場合には、表面平滑性の悪い記録材の凹部まで十分に加熱しようとすると多くの熱量を必要とする。また接触式加熱方式においては、記録材凹凸を無くすために相応の圧力をかけた状態で加熱しなければならず、圧力に耐えられる加熱装置とするために、熱容量が大きく機械的強度の強い部材を使用せざるを得なかった。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、用紙凹凸に起因する用紙加熱に必要な熱量増大を解決するため、加熱、転写同時定着の前に記録材の加圧を追加することにより、記録材の表面凹凸に対応するたに必要なエネルギーを有効に活用することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
また、他の目的は、記録材のうちトナー定着に寄与する表面のみを効率的に加熱することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、像担持体上に作成されたトナー像の転写を受ける転写体と、該転写体上のトナー像を記録材に転写すると同時に定着を行う加圧定着手段と、を備えた転写同時定着方式の転写・定着装置において、前記記録材を加圧する加圧手段と、該加圧手段により加圧された記録材を加熱する加熱手段と、を備え、該加熱手段により加熱された記録材を前記加圧定着手段に供給するように構成したことを特徴とする。
請求項２は、前記加熱手段は、前記記録材のトナー像転写面を非接触で加熱するように構成されていることを特徴とする。
請求項３は、前記加熱手段は、前記記録材のトナー像転写面を接触して加熱する加熱ローラにより構成されていることを特徴とする。
請求項４は、前記加熱手段は、前記記録材のトナー像転写面を接触して加熱する面状発熱体により構成されていることを特徴とする。
【０００５】
請求項５は、前記転写体が転写ベルトにより構成されている場合、前記加圧定着手段から下流側に該転写ベルトを冷却する冷却手段を備えたことを特徴とする。
請求項６は、前記記録材表面の温度を検知する温度検知手段を備え、該温度検知手段により検知した温度に基づいて、前記加熱手段に係る加熱温度を変更することを特徴とする。
請求項７は、前記記録材の種類に基づいて、前記加熱手段に係る加熱温度を変更することを特徴とする。
請求項８は、前記記録材の種類に基づいて、前記加圧手段及び前記加熱手段を通過する記録材の線速を変更可能としたことを特徴とする。
請求項９は、画像形成装置は、請求項１乃至８の何れか一項に記載の転写・定着装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、加圧手段により記録材の凹凸の影響が軽減されることにより、加熱部における必要熱量を減らすと共に、加圧定着手段での画像劣化を低減させることができる。
また、記録材のトナー像転写面を非接触で加熱するので、記録材の表面を効率的に加熱することができる。
また、記録材のトナー像転写面を接触して加熱する加熱ローラで構成するので、加熱を安価な部材により構成することができる。
また、記録材のトナー像転写面を接触して加熱する面状発熱体により構成するので、機器の立ち上がり時間を短縮することができる。
また、転写体が転写ベルトにより構成されている場合、加圧定着手段から下流側に転写ベルトを冷却する冷却手段を備えたので、作像部への熱の影響を低減することができる。
また、温度検知手段により検知した温度に基づいて、加熱手段に係る加熱温度を変更するので、記録材に最適な加熱を行うことができる。
また、記録材の種類に基づいて、加熱手段に係る加熱温度を変更するので、記録材に最適な加熱を行うことができる。
また、記録材の種類に基づいて、加圧手段及び加熱手段を通過する記録材の線速を変更できるので、加熱温度を変更することなく、記録材に最適な加熱を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る転写・定着装置の構成を模式的に表す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る転写・定着装置の構成を模式的に表す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る転写・定着装置の構成を模式的に表す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るデジタル複写機の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の第１の実施形態に係る転写・定着装置の構成を模式的に表す図である。この転写・定着装置５０は、作像部１により形成されたトナー像１０の転写を受ける転写ベルト（転写体）２と、転写ベルト２上のトナー像１０を記録紙（記録材）５に転写すると同時に定着を行う加圧定着ローラ（加圧定着手段）３、４と、記録紙５を加圧する加圧ローラ対（加圧手段）１２と、加圧ローラ対１２により加圧された記録紙５を非接触で加熱する加熱ランプ（加熱手段）６と、を備えて構成されている。尚、本実施形態では、作像部１は、４色のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの感光体（像担持体）１ｅにより構成され、夫々は、感光体１ｅに潜像を形成する光学系１ａと、潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像部１ｂと、トナー像を転写ベルト２に転写する転写ローラ１ｃと、感光体１ｅに一様に電荷を帯電する帯電手段１ｄと、を備えている。また、転写ベルト２は、加圧定着ローラ３とローラ１３により張架され矢印９の方向に移動する。
【０００９】
次に転写・定着装置５０の動作について説明する。作像部１により転写ベルト２上には、カラー画像のトナー像１０が転写されている。そのトナー像１０は矢印９の方向に移動する。それと同時に、記録紙５が加圧ローラ対１２により表面が加圧されて、加熱ランプ６ａにより加熱される。そして、トナー像１０が加圧定着ローラ３、４のニップ部１６に到達するタイミングに同期して、記録紙５の先端がニップ部１６に到達する。その後、転写ベルト上のトナー像１０は加圧定着ローラ３、４のニップ部１６により加圧定着され、ガイド板１１にガイドされて記録紙１４として矢印１５方向に搬送される。
尚、加圧定着ローラ３、４によりトナー像１０が完全に転写されるとは限らないので、転写ベルト２上には、若干のトナーが残留する。そこで、この残留トナーを除去するために、転写ベルト２の幅方向に渡って、図示しないブレードを備えることが好ましい。
また、記録紙５がニップ部１６により転写ベルト２に密着して、ガイド板１１側に搬送されない場合があるので、それを防止するために、剥離手段７を転写ベルト２に近接して設ける。また、加熱された記録紙５の熱が加圧定着ローラ３、４から転写ベルト２に移動し、その熱によって作像部１に悪影響を与える虞があるので、加圧定着ローラ３、４から下流側に転写ベルト２を冷却する冷却手段８を備えてもよい。
【００１０】
即ち、転写体が転写ベルト２により構成されている場合、加圧定着ローラ３、４から下流側に転写ベルト２を冷却する冷却手段８を備えたので、作像部１への熱の影響を低減することができる。また、ニップ部１６におけるトナー像１０を転写定着する手段は主として加熱ランプ６によって記録紙５に与えられた熱量と、ニップ部１６における加圧定着ローラ３から記録紙５に対する圧力の２つであるが、その補助的な手段として加圧定着ローラ３、４を加熱したり、転写ベルト２に対しトナー離型補助材を塗布するなどの手段を設けることができる。
尚、図１においては一対の回転ローラ１２を用いているが、記録紙５に圧力を与えることが出来れば他の手段を用いても構わない。また加圧ローラ対１２における記録紙５に対する圧力は高い方が本発明の目的である省エネルギーの効果が出るが、その圧力が高すぎる場合、記録紙５が破損したり、加圧ローラ対１２の圧力によって伸ばされた記録紙が転写定着後に縮むことにより画像不具合が発生するなどの問題を生ずる事があるため、それらの不具合が発生しない適正な圧力を求める必要がある。
このように、本実施形態によれば、加熱ランプ６ａにより記録紙５の凹凸の影響が軽減されることにより、加熱ランプ６ａにおける必要熱量を減らすと共に、加圧定着ローラ３、４での画像劣化を低減させることができる。また、記録紙５のトナー像転写面を非接触で加熱するので、記録紙５の表面を効率的に加熱することができる。
【００１１】
加熱手段６は図１では反射板付きの電熱線ヒータ６ａを用いている。非接触加熱手段を用いる場合、低いエネルギーの熱源で時間をかけて記録材を加熱すると、熱ムラが少なく良好な転写定着後画像が得られるが、反面、記録紙５のトナー定着に寄与しない部分まで加熱することになり、そのエネルギーは無駄になってしまう。
反対に高いエネルギーの熱源で短い時間で加熱を行うことは、記録紙５の表面のみを加熱するため、記録紙５のトナー定着に寄与する部分のみを加熱することができ、効率的で省エネルギーであるが、高いエネルギーの熱源は凹凸に対する追従性に問題があり、凸部には多くの熱量が与えられるが、凹部には十分な熱量が与えられないため、凹部に対してもトナー転写定着に十分な熱量を与えようとした場合、記録材に対する熱量が多くなり十分な省エネルギー効果が得られなかった。
このような記録紙５の凹凸に関する熱量ムラは、記録紙５が紙である場合に顕著であり、繊維の太い用紙、厚い用紙、製造時の圧縮が不十分な用紙などで顕著な不具合を出し、逆に薄い用紙や繊維の表面を平滑に塗工した用紙では不具合となりにくい。記録紙が限定され、且つその表面の凹凸が少ない場合には本発明は有効ではないが、家庭やオフィスなど様々な記録紙を使用される可能性がある場合には有効である。
【００１２】
図２は本発明の第２の実施形態に係る転写・定着装置の構成を模式的に表す図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。この転写・定着装置５１が図１の転写・定着装置５０と異なる点は、加熱手段６として記録紙５のトナー像転写面を接触して加熱する加熱ローラ６ｂにより構成されている点である。そして加熱ローラ６ｂの内部には、温度制御されるヒータ６ｃが設置されている。即ち、加熱手段６として記録紙５のトナー像転写面を接触して加熱する加熱ローラ６ｂで構成するので、加熱を安価な部材により構成することができる。尚、転写・定着装置５１の動作については転写・定着装置５０と同様であるので、説明を省略する。
図２では電熱線ヒータ６ｃを内臓したローラ形状であり、加熱ローラ６ｂは記録紙５送り方向に回転する。従来技術でもこのような形状を使用することが可能であったが、その場合、ローラ形状の加熱手段は記録紙を加圧するという機能も併せ持たねばならず、加熱ローラはその圧力に耐えるために芯金を厚くするなどの対策が必要なため、熱容量が増加してしまい、装置の立ち上げ性能や、省エネルギー性能に問題があった。本発明では、加圧ローラ対１２により予め記録紙５を加圧しているので、このような問題は発生しない。
【００１３】
図３は本発明の第３の実施形態に係る転写・定着装置の構成を模式的に表す図である。同じ構成要素には図１と同じ参照番号を付して説明する。この転写・定着装置５２が図１の転写・定着装置５０と異なる点は、加熱手段６として記録紙５のトナー像転写面を接触して加熱する面状発熱体６ｄにより構成されている点である。そして面状発熱体６ｄの内部には、温度制御されるヒータ６ｅが設置されている。また、記録紙５を搬送するために、面状発熱体６ｄと対向する位置に、ローラ１７を配している。即ち、記録紙５のトナー像転写面を接触して加熱する面状発熱体６ｄにより構成するので、転写・定着装置５２の立ち上がり時間を短縮することができる。
図３では加熱手段６として固定した状態で記録紙５に接触する面状発熱体６ｄを用いている。面状発熱体６ｄに限らず、このような固定した加熱手段は、従来技術では記録紙５の凹凸の影響が出ない程度に十分な圧力をかけようとした場合には、記録紙通過時に摩擦により記録紙が損傷してしまうため、行うことが出来なかった。本発明では加熱の前段階で記録紙５がすでに加圧されているため、固定した加熱手段６の圧力は低く抑制され、結果としてこのような固定した加熱手段６が可能となった。
【００１４】
また、図示は省略するが、記録紙５の表面の温度を検知する温度検知手段を備え、温度検知手段により検知した温度に基づいて、加熱手段６に係る加熱温度を変更する。これにより、温度検知手段により検知した温度に基づいて、加熱手段６に係る加熱温度を変更するので、記録紙５に最適な加熱を行うことができる。
また、記録紙５の種類に基づいて、加熱手段６に係る加熱温度を変更する。これにより、記録紙５の種類に基づいて、加熱手段６に係る加熱温度を変更するので、記録紙５に最適な加熱を行うことができる。
また、記録紙５の種類に基づいて、加圧ローラ対１２及び加熱手段６を通過する記録紙５の線速を変更可能とした。これにより、記録紙５の種類に基づいて、加圧ローラ対１２及び加熱手段６を通過する記録紙５の線速を変更できるので、加熱温度を変更することなく、記録紙５に最適な加熱を行うことができる。
【００１５】
前記した転写・定着装置５０〜５２において、特に非接触式の加熱手段を用いた場合、記録紙の温度を検知して加熱量を制御することは困難である。このような場合、記録紙の温度や、記録紙の種類により必要な加熱量を決定する必要が生ずる。即ち、記録紙温度が想定した温度より低い場合には、その温度を直接または間接的に検知し、加熱手段６の加熱温度を上げ、逆に記録紙の温度が高い場合には、加熱温度を下げることで調整する。同様に記録紙の種類によっても加熱温度を変更する必要があり、記録紙ごとに必要な加熱温度をあらかじめ装置に設定し、使用される記録紙に応じて変更することで対応できる。
但し、前記したように記録紙の温度や、記録紙種類によって加熱温度を決定した場合においても、その必要な加熱温度が転写・定着装置の持つ最大の加熱温度より大きい場合には対応することが出来ない。このような場合には、記録紙が加熱手段を通過する速度を遅くし、加熱時間を長くすることにより加熱力不足を補うことが出来る。
【００１６】
図４は、本発明の一実施形態に係るデジタル複写機の概略構成図である。この構成は、画像形成装置としての複写機１００であり、トレイに積載された転写紙は、給紙ユニットによって給紙され、縦搬送ユニットによって感光体１ｅ当接する位置まで搬送される。読み取りユニットにて読み込まれた画像データは、書き込みユニット１ａからのレーザによって感光体１ｅに書き込まれ、現像ユニットを通過することによってトナー像が形成される。そして、転写紙は感光体１ｅの回転と等速で搬送ベルトによって搬送されながら、感光体１ｅ上のトナー像が転写される。その後、加圧定着ローラにて画像を定着させ、排紙ユニットに搬送される。
【符号の説明】
【００１７】
１  作像部、２  転写ベルト、３、４  加圧定着ローラ、５  記録紙、６  加熱手段、７  剥離手段、８  冷却手段、９  転写ベルト移動方向、１０  トナー像、１１  ガイド板、１２  加圧ローラ対、１３  ローラ、１４  記録紙、５０、５１、５２  転写・定着装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開昭５７−１６３２６４号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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