(57)【要約】【課題】従来の圧力定着装置を備えた画像形成装置には、未定着トナー画像を定着させる事の出来るメディアが限定されてしまうという課題があった。【解決手段】カラートナー像形成前に、透明又は白色トナーを記録紙に溶融することで、紙繊維を補強するので、カラートナーを圧力定着手段で十分押し潰すことができ、十分な定着画像が得られる。【選択図】図１
2015166792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録紙上に透明又は白色トナーを載せる透明・白色トナー配置手段と、
該透明・白色トナー像を加熱溶融して記録紙上に融着させる加熱手段と、
記録紙上の画像形成箇所にカラートナーを載せるカラートナー像形成手段と、
該カラートナー像を加圧部材で記録紙上に熱を使わず圧力作用のみで定着する圧力定着手段とを有する画像形成装置において、
該カラートナー像形成手段は、透明又は白色トナーが融着された箇所の上に、カラートナー像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
該加熱手段と該カラートナー像形成手段の間に、該融着した透明・白色トナー像を冷却して固化状態にする冷却手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
該透明又は白色トナーの載り量が、該カラートナーの載り量より少ないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
ユーザーが記録紙の種類を選択できる入力手段、又は記録紙の物性値を検知する紙物性検知手段、及び記録紙に載せる透明又は白色トナーの載り量を変える載り量制御手段を有し、ユーザーにより選択された記録紙の種類の入力結果、又は、紙物性検知手段の検知結果に基づき、該記録紙に載せる透明又は白色トナーの載り量を変えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
ユーザーが記録紙の種類を選択できる入力手段、又は記録紙の物性値を検知する紙物性検知手段、及び記録紙に載せる透明又は白色トナーの記録紙上の領域を変える領域制御手段を有し、ユーザーにより選択された記録紙の種類の入力結果、又は、紙物性検知手段の検知結果に基づき、該記録紙に載せる透明又は白色トナーの記録紙上の領域を変えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
記録紙の種類に応じて、前記カラートナー像形成手段と前記加圧手段のみを作用させることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧されて互いに接触する一対のローラ間に、未定着トナー像が形成された記録媒紙を挿通させることにより該未定着トナー像の定着を行う圧力定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスを利用したプリンタ、複写機などの画像形成装置には、一般に、圧力加熱定着方式が広く採用されている。しかし、上記熱圧力定着装置の場合には、定着ローラを所定の温度まで加熱するための電力が必要であり、省エネルギー化が困難であるという問題点を有している。
【０００３】
そこで、省エネルギー、インスタントスタートの点で優れた圧力定着方式を用いた定着装置が考案され（特許文献１参照）、特に小型の画像形成装置等において実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１０７９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、圧力定着方式では、エンボス紙のような表面状態が凹凸である記録紙や柔らかい記録紙上のトナーを定着させる場合、ローラ間で作用させた圧力が記録紙に吸収されてしまい、トナーに十分な圧力が加わらないため、定着不良を起こしていた。
【０００６】
つまり、従来の圧力定着装置を備えた画像形成装置には、未定着トナー画像を定着させる事の出来るメディアが限定されてしまうという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の画像形成装置は、記録紙上に透明又は白色トナーを載せる透明・白色トナー配置手段と、該透明・白色トナー像を加熱溶融して記録紙上に融着させる加熱手段と、記録紙上の画像形成箇所にカラートナーを載せるカラートナー像形成手段と、該カラートナー像を加圧部材で記録紙上に熱を使わず圧力作用のみで定着する圧力定着手段とを有する画像形成装置において、該カラートナー像形成手段は、透明又は白色トナーが融着された箇所の上に、カラートナー像を形成することで上記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による画像形成装置により、柔らかい記録紙であっても、透明又は白色トナーを記録紙に溶融することで、紙繊維を補強するので、カラートナーを十分押し潰すことができ、十分な定着性が得られる。そのため、圧力定着装置を適用できるメディアを従来技術より拡張できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る画像形成装置の断面図である。
【図２】本発明の実施例１の制御に係るフローチャートである。
【図３】本発明の実施例２に係るブロック図である。
【図４】本発明の実施例２の制御に係るフローチャートである。
【図５】本発明の実施例２の制御に係るテーブルである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００１１】
本発明で用いる白色トナーは、白色顔料、酸化防止剤及びバインダーを含有する白色トナー粒子である。また、白色トナーの代わりに、着色顔料を含まず作成した、可視光に透明な無色の透明トナーを用いてもよい。
【００１２】
〈実施例１〉
図１に、本実施例の画像形成装置を示す。
【００１３】
本実施例では、透明・白色トナー配置手段の上流に紙物性検知手段（不図示）が設けられている。紙物性検知手段は、ＬＥＤなどの発光素子とフォトダイオードなどの受光素子とを有しており、発光素子により測定部位に光を照射し、測定部位から正反射光や乱反射光を受光素子で検知し、その出力によって記録紙の表面粗さＲｚ１を測定するものである。
【００１４】
図２に、本実施例の制御をフローチャートとして示す。
【００１５】
測定した表面粗さＲｚ１が、所定値ａ（例えば、１０μｍ）以上の場合は、記録紙をエンボス紙として判断して、本発明を実施する。一方、Ｒｚ１が、所定値ａ未満の場合は、記録紙を普通紙として判断して、カラートナー像形成手段と圧力定着手段のみを実施する。
【００１６】
記録紙が普通紙の場合、カラートナー像形成手段Ｄ前の、透明・白色トナー配置手段Ａ、加熱手段Ｂ及び冷却手段Ｃを省いても良い。普通紙は、平滑度が十分高いため、未定着カラートナーを圧力定着手段Ｅで潰して、十分な定着性を得る事ができる。
【００１７】
このように、使用する記録紙に応じて、透明・白色トナー配置手段Ａ、加熱手段Ｂ及び冷却手段Ｃを省くことで、コート紙の定着に必要な電力をゼロにする事が可能で、圧力定着装置の省エネメリットを高めることが出来る。
【００１８】
以下、紙物性検知手段（不図示）が記録紙としてエンボス紙を認識した場合の実施形態について説明する。
【００１９】
（Ａ）透明・白色トナー配置手段
１ａは像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。この回転するドラム１ａの周面が一次帯電器２ａにより所定の極性・電位に一様に帯電される。このドラム１ａの帯電面が像露光装置としてのレーザスキャナ３ａにより像露光されて、画像情報の静電像（静電潜像）が形成される。スキャナ３ａは入力した画像情報に対応して変調したレーザ光を出力してドラム１ａの一様帯電面を走査露光する。これにより、ドラム面に、走査露光した画像情報に対応した静電像が形成される。その静電像が白色現像装置４ａにより未定着の白色トナー像として現像される。
【００２０】
現像される白色トナー量は、初期のエンボス紙の表面粗さをＲｚ１、工程後の記録紙Ｐの表面粗さをＲｚ２とした時、Ｒｚ１＞Ｒｚ２となるような充分なトナー量となるように調整されている。
【００２１】
一方、不図示の給紙機構部が駆動されて、記録紙Ｐが給紙される。そして、記録紙Ｐは、所定の制御タイミングで回転駆動されたレジストローラ対７ａにより給送され、転写前ガイド部材８ａに案内されてドラム１ａと転写帯電器５ａとの対向部である転写部Ｔに導入される。
【００２２】
記録紙Ｐは、転写部Ｔにて、その裏面側が転写帯電器５ａにより白色トナーの帯電極性とは逆極性に帯電されることでドラム１ａの面に密着し、記録紙表面側に対してドラム１ａ面の未定着状態の白色トナー像が順次に静電転写される。
【００２３】
転写部Ｔを出た記録紙Ｐは、ドラム１ａの面から分離され、転写後ガイド部材９ａに案内されて加熱手段Ｂに導入される。
【００２４】
記録紙分離後にドラム１ａ面に残留する転写残トナーはドラムクリーニング装置６ａでドラム面から除去され、ドラム１は繰り返して作像に供される。
【００２５】
本実施例では、以上のような透明・白色トナー配置手段Ａによって、記録紙上に白色トナー像を形成する。
【００２６】
（Ｂ）加熱手段
本実施例において、加熱手段Ｂは誘導加熱方式の非接触加熱装置であり、並行に配列した駆動ローラ２２と従動ローラ２３との間に懸回張設した、誘導加熱される無端状の記録紙搬送ベルト２１を有する。また、このベルト２１の上行側ベルト部分の上側にベルトとの間に所定の間隔を空けてベルトに対向させて配設した誘導コイルユニット２４を有する。このユニット２４は、不図示の定着ユニットフレームに対してベルト２１に接触しないように固定支持されている。
【００２７】
ベルト２１の上行側ベルト部分の内側には、ユニット２４と対向するようにして、ベルト２１の温度を検知する温度センサ（サーミスタ）ＴＨ１が配置されている。不図示の制御部が、温度センサＴＨ１から入力する温度検知情報が所定の温度情報範囲に維持されるように、ベルト２１の温度を所定の温度に温調する。このベルト２１の加熱・温調は画像形成装置の画像形成動作中なされる。
【００２８】
透明・白色トナー配置手段を通過した記録紙Ｐは、加熱手段のベルト２１の上面に未定着トナー像担持面が上向きで乗り、ベルト２１の回転移動により搬送されていく。ベルト２１はユニット２４の発生磁束により誘導発熱して所定の温度に温調されている。記録紙Ｐは、ベルト２１により搬送されていく過程において、ベルト２１の熱により裏面側から加熱されて溶融し、表面側の白色トナー像が記録紙に融着する。
【００２９】
記録紙Ｐ上の白色トナー像のトナーが、加熱手段の記録紙入口部から出口部に所定の速度で移動するまでの間において、軟化点以上の１１０℃（加熱手段によるトナーの加熱後温度）に加熱されて記録紙Ｐ上に融着する。
【００３０】
（Ｃ）冷却手段
加熱手段Ｂを通った記録紙Ｐはガイド部材３２に案内されてカラートナー像形成手段Ｄへ導入される。本実施例においては、このガイド部材３２の裏面に冷却器としてペルチェ素子３１を設けて、加熱手段を通った記録紙Ｐを冷却する冷却手段としている。
【００３１】
ガイド部材３２は金属などの高熱伝導率の硬質薄板である。ペルチェ素子３１はこのガイド部材３２の裏面に対して吸熱部側を密着させて、或いは接着して配設してある。
【００３２】
加熱手段Ｂを通った記録紙Ｐは冷却手段Ｃのガイド部材３２上に乗り移って、裏面がガイド部材３２の上面を摺動しながら搬送されていく。その搬送過程で、ペルチェ素子３１で冷却されているガイド部材３２により記録紙Ｐが裏面から冷却されて、記録紙Ｐ上の白色トナー像のトナーが冷却固化される。
【００３３】
本実施例において、トナーのガラス転移点は６０℃、ガイド部材３２のペルチェ素子３１による冷却温度は２５℃以下、の設定である。この設定により、記録紙Ｐ上の融着トナー像のトナーが、冷却手段Ｃを移動するまでの間において、ガラス転移点以下の４０℃（冷却手段Ｃによるトナーの冷却後温度）に冷却してトナー表面が固化する。
【００３４】
（Ｄ）カラートナー像形成手段
現像装置４ｄの回転体に搭載されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーをそれぞれ収納したイエロー現像器Ｙ、マゼンタ現像器Ｍ、シアン現像器Ｃ、ブラック現像器Ｂｋのうち、１色目の現像器を回転体の回転によって感光ドラム１ｄと対向する現像位置に移動させ、感光ドラム１ｄの帯電極性（負極性）と同極性の現像バイアスをカラー現像器４ｄに印加して、感光ドラム１ｄ上の静電潜像にカラートナーを付着させてカラートナー像として現像する。更に、転写工程を従来と同様に行う。
【００３５】
（Ｅ）圧力定着手段
加圧定着手段Ｅは、定着ローラ５１と加圧ローラ５２との圧接ローラ対を有する圧力定着装置である。
【００３６】
本実施例において、定着ローラ５１は、アルミニウム、ステンレス鋼、鉄等の金属中空ローラ芯の外周面に、耐熱性の弾性体層が０．１〜１ｍｍ程度の厚さで形成され、さらにその上に離型層たる樹脂層が１．０〜４０μｍ程度の厚さで形成されている。
【００３７】
加圧ローラ５２は、金属製ローラ芯の外周面に、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フロロシリコーンゴム等の弾性体層を比較的厚く（例えば５〜１０ｍｍ程度）設け、更にその上に離型層たるフッ素樹脂層を３０〜５０μｍ程度の厚さで設けたものである。
【００３８】
定着ローラ５１と加圧ローラ５２は上下にほぼ並行に配列して所定の押圧力で圧接させることで、両者間に、記録紙搬送方向に関して所定幅の圧力定着ニップ部Ｎを形成させている。定着ローラ５１は矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。加圧ローラ５２は定着ローラ５１の回転に従動して回転する。
【００３９】
本実施例において、定着ローラ５１と加圧ローラ５２の押圧力３．３×１０５Ｐａ、定着ニップ部Ｎの幅１０ｍｍの設定である。
【００４０】
カラートナー像形成手段Ｄを通った記録紙Ｐは、圧力定着手段Ｅの定着ローラ５１と加圧ローラ５２との圧接部である圧力定着ニップ部Ｎに進入し、このニップ部Ｎで挟持搬送される。その挟持搬送過程で、記録紙上のカラートナー像が定着ローラ５１の接触加圧により記録紙面に圧力定着される。
【００４１】
本実施の形態にあるように、白色トナーにより、認識された転写材の表面粗さに応じ、転写材表面の凹凸を画像形成前よりも小さくするように、各画像形成工程を制御することにより、圧力定着手段によりカラートナーに圧力を加えることができ、十分な定着性を得ることができる。
【００４２】
また、請求項３記載のように、白色トナーの載り量を、カラートナーの載り量より、少なくすることが好ましい。そうすることで、「記録紙の平滑性を上げるのに必要な電力（加熱手段Ｃで消費する電力）」を、「熱圧力定着手段でカラートナーを定着させる電力」より小さくすることができ、本実施例の省エネメリットを熱圧力定着手段より優位にすることができる。
【００４３】
〈実施例２〉
実施例１では、記録紙測定手段の測定結果にもとづいて、本発明を実施するかどうか判断したが、実施例２では、ユーザーが操作部から入力した記録紙情報にもとづいて、下流の圧力定着手段Ｅでカラートナー像が十分な定着性が得られるように、白色トナーの領域や載り量を最適に制御する。
【００４４】
白色トナーの配置制御を除いて、本実施例の構成・制御は、実施例１と同様である。
【００４５】
図３に、実施例２に関するブロック図を示す。図４に、実施例２の制御に関するフローチャートを示す。図５は、実施例２の制御に関するテーブルである。
【００４６】
まず、画像処理部で変換した画像データから、白色トナー配置制御部において、記録紙上のカラートナー像形成位置の下に白色トナーが配置されるように、白色トナーの配置位置を決める。
【００４７】
更に、操作部からユーザーが入力した記録紙情報から、白色トナーの「補強領域」・「載り量」を、領域算出部と載り量算出部でそれぞれ算出する。
【００４８】
「載り量」の算出結果は、透明・白色トナー配置手段Ａの露光条件Ｖｃｏｎｔとして入力される。例えば、図５のように、Ｒｚ≦１．０μｍの平滑な記録紙の場合は、Ｖｃｏｎｔ＝２００Ｖに対し、Ｒｚ≧１０μｍの平滑性の低い記録紙ではＶｃｏｎｔ＝３００Ｖに制御する。
【００４９】
「補強領域」の算出結果は、透明・白色トナー配置手段Ａの露光条件として、「補強領域として、カラートナー像のエッジ周囲の何画素分に、白色トナーを付与させるか」に入力される。例えば、図５のように、Ｒｚ≦１．０μｍの平滑な記録紙の場合は、補強領域を周囲５画素に制御するのに対し、Ｒｚ≧１０μｍの平滑性の低い記録紙の場合は、補強領域を周囲１５画素に制御する。
【００５０】
このように、本実施例では、記録紙全面に透明又は白色トナーを載せるのではなく、記録紙に応じて透明又は白色トナーの載り量を必要最小限にする。これによって、必要最小限の電力で透明又は白色トナーを融着させて、記録紙を補強できる。そのため、加熱手段Ｂに要する電力を最小限に抑えて、圧力定着装置の省エネメリットの損失を最小限に抑えることができる。
【符号の説明】
【００５１】
Ａ   透明・白色トナー配置手段
Ｂ   加熱手段
Ｃ   冷却手段
Ｄ       カラートナー像形成手段
Ｅ       圧力定着手段
１ａ、１ｄ  像担持体（電子写真感光体ドラム）
２ａ、２ｄ  一次帯電器
３ａ、３ｄ  レーザスキャナ
４ａ 白色現像器
４ｄ カラー現像器
５ａ、５ｄ  転写帯電器
６ａ、６ｄ  クリーニング装置
７ａ レジストローラ対
８ａ、９ａ  ガイド部材
２１ 記録材搬送ベルト
２２ 駆動ローラ
２３ 従動ローラ
２４ 誘導加熱ユニット
３１  ペルチェ素子
３２ ガイド部材
５１ 定着ローラ
５２ 加圧ローラ
【図１】
2015166792.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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