(57)【要約】 【課題】波打ちしたコート紙に波打ち矯正動作にかかる時間や消費電力を最小限に抑えつつ、十分な波打ち矯正効果を発揮することができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】記録材に形成されたトナー画像を加熱加圧しながら挟持搬送し、記録材にトナー画像を定着させる画像加熱装置を有し、前記記録材が基紙の少なくとも一方の面に顔料およびバインダーを含有するコート層が設けられたコート紙の場合に、コート紙にトナー画像を形成せずに画像加熱装置を加熱加圧しながら狭持搬送する制御を有し、前記の制御をおこなう場合の画像加熱装置の温度、または、駆動速度の少なくとも一つを変更可能であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に形成されたトナー画像を加熱加圧しながら挟持搬送し、記録材にトナー画像を定着させる画像加熱装置を有し、
前記記録材が基紙の少なくとも一方の面に顔料およびバインダーを含有するコート層が設けられたコート紙の場合に、
コート紙にトナー画像を形成せずに画像加熱装置を加熱加圧しながら狭持搬送する制御を有し、
前記の制御をおこなう場合の画像加熱装置の温度、または、駆動速度の少なくとも一つを変更可能である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、変形してしまった記録材（記録媒体）を使用しても好適な画像を形成できる画像形成装置に関する。
【０００２】
画像形成装置は、例えば、電子写真プロセス、静電記録プロセス、磁気記録プロセスなどの画像形成プロセスを用いて記録材に現像剤画像（以下、トナー画像と記す）を形成するものである。例えば、複写機、プリンタ（レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタなど）、ファクシミリ、それらの複合機能機、ワードプロセッサ等が含まれる。
【０００３】
記録材は、画像形成装置によってトナー画像が形成されるものであって、例えば、普通紙、光沢用紙（コート紙）、厚紙、封筒、葉書、シール、樹脂製シート、オーバーヘッドプロジェクター用シート（ＯＨＰシート）等が含まれる。
【背景技術】
【０００４】
電子写真画像形成装置、静電記録画像形成装置などの画像形成装置において、記録材に形成された未定着のトナー像を記録材に固着させる定着装置としてはローラ定着方式が採用されている。ローラ定着方式は、内部にヒータを有する定着ローラに加圧ローラを圧接して定着ニップを形成し、その定着ニップで記録材を挟持搬送して記録材上の未定着のトナー画像を加熱および加圧して定着を行うものである。
【０００５】
一方、記録材として用いられる用紙は、親水性のたかい植物繊維からなる紙を使う事が多い。このため、保管環境が低湿であれば紙は乾燥し、高湿であれば紙は吸湿する事が一般的に知られている。さらには、紙を数百枚程度の束に積層して保管すると、紙は側面のみが乾燥もしくは吸湿するが、中央部は外気と接しにくいために余り水分が変わらない場合が多い。したがって、低湿では紙の周囲が収縮し、逆に高湿では紙の周囲が膨張するため中央部と長さに差異ができるので、もともとは平面であった紙（図２Ａ）が面方向や厚み方向に波打った形状（図２Ｂ）になる事が知られている（以下、このような形状の紙を波打ち紙と呼ぶ）。
【０００６】
前記の波打ち形状の発生はコート紙で顕著に表れる事が多い。コート紙は、上質紙に白色顔料と接着剤等を混ぜた塗料を表面に塗布する事で紙の平滑性を向上させ、印刷後の光沢性を向上させるために用いられる。コート層があるためコート紙の水蒸気の透過性は、非塗工時より低い。また、特定のサイズに裁断すると裁断面にはコート層が無いため側面の水蒸気透過性は表面より大きい。このためコート紙を束に積層した場合、束の中央と端部の水分量に非塗工紙より差がつきやすく、結果として低湿や高湿環境化におかれたコート紙の端部が伸縮する量が中央部より大きくなり面内の長さが不均一になりやすく前述の波打ち形状になりやすい。
【０００７】
このような、波打ち紙に未定着トナー像を形成して定着装置のニップに狭持搬送する場合、波打ち紙の表面が凹凸した形状のため、凸部のトナーが定着ニップ前で定着ローラに近接、あるいは接触することで画像に光沢ムラが発生する。
【０００８】
この問題を防ぐために、用紙の除湿が効果的である。従来技術として、特許文献１に用紙除湿装置が記載されている。この用紙除湿装置には、給紙トレイの下部に加熱装置を配し、このトレイの最上位の用紙における含水率の測定結果に基づいて、上記加熱装置への通電を制御して加熱装置による除湿作用を最適な条件で行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−５３０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前記の除湿装置であっても、すでに波打ち紙になってしまった紙束を給紙トレイ内のヒータで加熱しても、紙の水分を十分に乾燥させるほどの熱量を短時間で与える事が難しい。また、十分な熱量で乾燥させる熱量を供給しても波打ちで凹凸になってしまった紙は、そのままの形状で乾燥してしまい、光沢ムラが発生しない程度の平面に戻らない場合もある。
【００１１】
このように、除湿装置を有していても直す事が難しい波打ち紙に対しては、波打ち紙にトナー画像を形成せずに、加熱加圧しながら定着装置に狭持搬送し、波打ちを矯正することが有効な方法である。
【００１２】
しかしながら、波打ち紙と一言で言っても、その波打ちレベルは、放置条件によって大きく異なる。高温多湿・低温低湿などの放置環境下では、特に、中央端部の水分量差が大きくなり、波打ちレベルが低くなる。そのため、中央端部の水分量差を軽減し波打ちを矯正するためには、比較的長時間に渡って、波打ち紙を高温の定着装置に狭持搬送する必要がある。一方で、レベルが比較的良い波打ち紙を矯正するには、レベルの低い波打ちに比べて、定着装置に狭持搬送させる時間は短時間で十分であり、定着装置が比較的低温であっても、十分な波打ち矯正効果を発揮することができる。
【００１３】
上記のように、波打ちレベルによって、必要な波打ち矯正条件が異なるにも関わらず、例えば、レベルの低い紙を十分矯正するために、波打ち矯正条件を高温・長時間に設定した場合、レベルの良い紙では、波打ち矯正動作時間が過剰に長くなってしまう、もしくは、矯正動作時の定着装置が過剰に高温に設定され消費電力が大きくなるという問題が生じる。逆に、波打ち矯正条件を低温・短時間に設定すると、レベルの低い紙では、波打ち矯正効果が十分に発揮できないという問題が生じる。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、波打ちしたコート紙に上記矯正動作を使用した場合でも、矯正動作時間にかかる時間や消費電力を最小限に抑えても、十分な波打ち矯正効果を発揮することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
記録材に形成されたトナー画像を加熱加圧しながら挟持搬送し、記録材にトナー画像を定着させる画像加熱装置を有し、前記記録材が基紙の少なくとも一方の面に顔料およびバインダーを含有するコート層が設けられたコート紙の場合に、コート紙にトナー画像を形成せずに画像加熱装置を加熱加圧しながら狭持搬送する制御を有し、前記の制御をおこなう場合の画像加熱装置の温度、または、駆動速度の少なくとも一つを変更可能であることを特徴とする。
【００１６】
本特許においてはトナー画像が形成されないとは、記録材Ｐ上に文字または図形として人が認識可能な量のトナーを記録材上に転写しない状態を指す（例えば、紙表面に対するトナー面積が0.1%以下、もしくは、単位面積当たりのトナー重量が0.001g/cm2以下など）。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る画像形成装置によれば、波打ちレベルに応じた矯正条件を設定することができるので、十分な矯正の効果を保ちつつ、波打ち矯正動作にかかる動作時間および消費電力を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１の画像形成装置の動作を示すフローチャート
【図２】波打ち紙の模式図
【図３】実施例１の画像形成装置の断面図
【図４】実施例１の画像加熱装置の断面図
【図５】実施例１の波打ち矯正効果の一例
【図６】実施例１の波打ち矯正効果の比較例
【図７】実施例１の波打ち矯正条件を変更する操作部の一例
【図８】実施例１の制御ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の詳細を説明する。なお、以下の実施例は本発明を適用できる実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではなく本発明の思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【００２０】
［実施例1］
請求項１および２に記載の画像加熱装置（実施例では定着装置と呼称）についての実施例を説明する。
【００２１】
（画像形成装置）
図３は本発明に従う画像形成装置の一例の概略構成を示す断面模式図である。
【００２２】
この画像形成装置は電子写真プロセスを利用したレーザービームプリンタであり、ホスト装置２００から制御部（制御手段：ＣＰＵ）１００に入力する画像情報（電気的画像信号）に基づいて記録材（記録媒体）Ｐに画像形成を行う。
【００２３】
制御部１００は画像形成装置の動作を統括的に制御する制御手段であり、ホスト装置２００や装置操作部（コントロールパネル）１０１と各種の電気的情報信号の授受をする。
【００２４】
また、各種のプロセス機器やセンサなどから入力する電気的情報信号の処理、各種のプロセス機器への指令信号の処理、所定のイニシャルシーケンス制御、所定の作像シーケンス制御を司る。ホスト装置２００は、パーソナルコンピュータ、ネットワーク、イメージリーダ、ファクシミリなどである。装置操作部１０１は本体（メイン）電源スイッチ、各種の操作キー、表示部などが配設されている。
【００２５】
また、画像形成装置内には第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。
【００２６】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本例では電子写真感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接して中間転写体２０が設置され、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー像が、中間転写体２０上に１次転写され、２次転写部で記録材Ｐ上に転写される。さらにトナー像が転写された記録材Ｐは、定着部９で加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記録画像として装置外に排出される。
【００２７】
感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１次転写帯電器６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ及びクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられ、装置の上方部にはレーザースキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが設置されている。
【００２８】
レーザースキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ内には図示しない光源装置とポリゴンミラーが設けられており、光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、図示しないfθレンズにより感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像として可視化する。
【００２９】
中間転写体２０は矢示の方向に感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと同じ周速度をもって回転駆動されている。感光ドラム３ａ上に形成担持された上記第１色のイエロートナー画像は、感光ドラム３ａと中間転写体２０とのニップ部を通過する過程で、中間転写体２０に印加される１次転写バイアスにより形成される電界と圧力により、中間転写体２０の外周面に中間転写されていく。
【００３０】
１１は２次転写ローラで、中間転写体２０に対応し平行に軸受させて下面部に接触させて配設してある。２次転写ローラ１１には、２次転写バイアス源によって所望の２次転写バイアスが印加されている。中間転写体２０上に重畳転写された合成カラートナー画像の記録材Ｐへの転写は、給紙カセット１０からレジストローラ１２、転写前ガイドを通過して中間転写体２０と２次転写ローラ１１との当接ニップに所定のタイミングで記録材Ｐが給送され、同時に２次転写バイアスがバイアス電源からに印加される。この２次転写バイアスにより中間転写体２０から記録材Ｐへ合成カラートナー画像が転写される。
【００３１】
以下、同様に第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次中間転写体２０上に重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。合成カラートナー画像は、記録材Ｐの４辺端部より一定の余白部を残して形成される。
【００３２】
一次転写が終了した感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれのクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像の形成以下に備えられる。中間転写体２０上に残留したトナー及びその他の異物は、中間転写体２０の表面にクリーニングウエブ（不織布）３０を当接して、拭い取るようにしている。
【００３３】
トナー画像の転写を受けた記録材Ｐは定着装置９へ順次導入され、記録材に熱と圧力を加えることで定着される。両面印刷の場合は、給紙カセット１０から給紙された記録材Pはレジストローラ１２、転写前ガイド、中間転写体２０と２次転写ローラ１１との当接ニップを通過し定着９で片面定着された後、フラッパー１１０により反転パス１１１に導かれる。その後記録材Pは反転ローラ１１２により反転されて両面パス１１３へと導かれる。そして再び記録材Pはレジストローラ１２、転写前ガイド、中間転写体２０と２次転写ローラ１１との当接ニップを通過し、２面目が転写され定着９で両面が定着される。そして、記録材が両面画像形成中に面フラッパー１１０が切り替わっており、両面定着された記録材Pは記録画像として装置外に排出される。
【００３４】
（定着装置）
次に図４を用いて定着装置９を説明する。
【００３５】
定着装置９の定着動作は以下のとおりである。制御部１００は所定の制御タイミングにて駆動機構Ｍをオンして定着ローラ５０を回転駆動させる。定着ローラ５０の回転に従動して加圧ローラ５１も回転する。また、制御部１００は所定の制御タイミングにて電源部１０２からハロゲンヒータ５０ｄに電力を供給して定着ローラ５０の表面温度をサーミスタＴＨで検知し、所定の定着温度に温調する。
【００３６】
この状態において搬送ガイド５２の側から未定着のトナー画像Ｔを担持した記録材Ｐが画像面上向きで定着装置９に導入され、加圧ローラ５１の表面に沿って定着ニップＮに進入して挟持搬送される。記録材Ｐはトナー画像Ｔを担持している画像面が定着ローラ５０の表面に密着して定着ニップＮを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において未定着のトナー画像Ｔが定着ローラ５０の熱で加熱されると共にニップ圧で加圧されて固着画像として記録材面に定着される。定着ニップＮを通過した記録材部分は定着ニップＮの出口部分において定着ローラ５０の離径層５０ｃの表面から順次に分離して定着装置９から排出搬送されていく。
【００３７】
定着ニップＮの出口部分における記録材Ｐの定着ローラ５０の表面からの分離（用紙分離）は次のようになされる。即ち、定着ニップＮの通紙方向に沿う圧力分布は加圧ローラ５１の定着ローラ５０に対する押圧部が所定に最も高く設定されている。そして、加圧ローラ５１は定着ローラ５０の弾性層５０ｂに対して弾性層５０ｂの弾性に抗して侵入して弾性層５０ｂを凹ませている。そのため、定着ニップＮを通過した記録材部分は定着ニップＮの出口部分において加圧ローラ５１により定着ローラ５０の表面から分離する方向に曲率が大きくされることで定着ローラ５０の表面から順次に分離していく。
【００３８】
（波打ち矯正のフローチャート）
以下に本実施例における定着装置９を用いた波打ち紙を光沢ムラが発生しない状態に矯正する制御を図１のフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
最初のステップ（Ｓ１）として、ホスト装置２００もしくは装置操作部（コントロールパネル）１０１からコート紙の波打ち矯正を実施する情報を受け取る。
【００４０】
次に、波打ちしたコート紙を格納された給紙部をユーザーが選択する（Ｓ２）。
【００４１】
Ｓ３で波打ち矯正を実施するコート紙の数を指定されたかどうか判定し、指定された場合はＳ４へ進み指定枚数のみを波打ち矯正してＳ７で矯正を終了する。
【００４２】
一方Ｓ３で波打ち矯正枚数を指定しない場合（波打ち紙の枚数をユーザーが把握していない場合など）は、Ｓ２で選択された給紙箇所に設置されている不図示の紙検知手段が紙無し状態を検知するまで１枚ずつ波打ち矯正を繰り返し実施する（Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７）。ここで示した波打ち矯正において、給紙部１０から搬送されたコート紙はレジストローラ部１２を通り、２次転写ローラ１１と中間転写ベルト２０の押圧部で未定着トナー像をコート紙に転写することなく搬送され、定着装置９で所定の圧及び温度で加圧加熱したまま狭持搬送され、排紙部１１４に排出される動作の事である。本フローで矯正されたコート紙は、再度給紙部１０に戻し、通常の記録材Ｐと同様に扱う事が可能である。
【００４３】
（コート紙波打ち矯正の効果）
コート紙の波打ち紙の矯正を実行した場合の効果を図５に示す。比較例１として開封直後のコート紙、比較例２として相対湿度10％の環境で１週間程度放置した場合のコート紙（波打ち紙）、比較例３として比較例２の波打ちしたコート紙を下面に１００Ｗの面状発熱体を設置した給紙部１０に設置し１日程度急速に乾燥させた後のコート紙を使用する。コート紙としては王子製紙製の両面コート紙である坪量１２８ｇ／ｍ2のＯＫトップコート＋（プラス）を使用した。
【００４４】
波打ちの程度示す指標として、コート紙を平面に置いた場合のピーク高さを波打ち量と定義する。図５の下部の表に示すように、開封直後のコート紙は波打ち量がほぼ０ｍｍで、定着装置に通紙しても光沢ムラは発生しない（比較例１）。しかし、コート紙の５００枚束を相対湿度10％の環境に放置すると数日で波打ちが発生し１週間程度経つと、波打ち量は10ｍｍにも達し、これを使用すると波打ちの凸部分が定着装置９の定着ローラ５０に近接するため凹部分と光沢差が発生してしまう（比較例２）。この比較例２の波打ちしたコート紙を、先行技術で示したような除湿装置で１日乾燥しても波打ち量は改善せず、光沢ムラが発生してしまう事がわかる（比較例３）。
【００４５】
しかし、本実施例においては、比較例２の波打ちしてしまったコート紙を定着装置９に通紙することで、波打ち量が2ｍｍ以下へ大きく改善するため、光沢ムラが発生しない。この時の定着装置９の条件としては定着ローラ５０の表面を180℃に温調し、加圧ローラ５１と約100kgfで圧接し、コート紙は約160mm/secで定着ニップＮを通過させている。
【００４６】
（コート紙波打ち矯正効果の制御）
図６に、王子製紙製の両面コート紙である坪量１２８ｇ／ｍ2のＯＫトップコート＋（プラス）を束の状態で、相対湿度１０％環境化に放置した場合の波打ち量の推移をしめす。波打ち量は保管日数が経つにつれて大きくなっていく。同時に波打ちを矯正するための定着装置９の制御条件を変えた場合の光沢ムラ発生有無も示した。
【００４７】
矯正条件１として定着装置９は、定着ローラ５０の表面を150℃に温調し、加圧ローラ５１と約100kgfで圧接し、コート紙は約240mm/secで定着ニップＮを通過させている。矯正条件２として定着装置９は、定着ローラ５０の表面を180℃に温調し、加圧ローラ５１と約100kgfで圧接し、コート紙は約120mm/secで定着ニップＮを通過させている。同じ枚数の波打ち紙を矯正した場合、矯正条件1は、矯正条件2に比べて、定着ローラ温度が低いため、消費電力が小さく、また、駆動速度が速いため、矯正にかかる時間も短い。
【００４８】
放置日数が3日以下の波打ち紙に関しては、波打ち量を矯正条件1で約3mm程度まで、矯正条件2で約1mm程度まで矯正できる。本実施例で光沢ムラが発生する波打ち量は4mm程度なので、矯正条件1で十分光沢ムラを未発生にすることができる。消費電力と矯正動作時間を最小限に抑えるという観点から、放置日数が3日以下の波打ちレベルが比較的良い紙に関しては、矯正条件１が最適な矯正モードである。
【００４９】
一方、放置時間が4日以上になると、矯正条件1では波打ち量を約5mm程度までしか矯正できない。そのため光沢ムラを未発生にするためには、波打ち矯正効果のより大きい矯正条件2を実行する必要がある。矯正条件2を実行することで、波打ち量を約1mm程度まで矯正でき、光沢ムラを未発生にすることができる。そのため、放置時間が4日以上の波打ちレベルの低い紙に関しては、矯正条件2が最適な矯正モードである。
【００５０】
以上の実施例のように、波打ちレベルに応じて、定着装置の搬送速度・定着ローラの温調の異なる複数の矯正条件を使い分けることで、矯正動作にかかる時間・消費電力を最小限に抑えつつ、十分な波打ち効果を発揮し、光沢ムラの発生を未発生にできることが判った。
【００５１】
また、波打ち状態になっていない紙に本実施例の矯正モードを実施する必要性がないため、ユーザーが任意に矯正するか否かを使用する紙が波打ち紙か否かに応じて任意に選択可能できる事が望ましい。一例として図７に示すようにタッチパネル方式で入力可能な装置操作部１０１に選択ボタン１０１ａ（図７Ａ）やチェックボックス１０１ｂ（図７Ｂ）を表示させ、ユーザーに選択させる場合や必要に応じて矯正条件を選べる例（図７C）を示す。また、選択形式は図７以外の方式でも良いし、装置操作部１０１からだけではなく、ホスト装置２００（例えばパーソナルコンピューター）から選択をできてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
９  画像加熱装置、５０  定着ローラ、５１  加圧ローラ、５２  搬送ガイド、
１００  制御部、１０１  装置操作部、１０２  電源部、２００  ホスト装置、
Ｐ  記録材、Ｎ  定着ニップ、Ｔ  トナー画像、Ｍ  駆動機構、ＴＨ  サーミスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017138430.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017138430.tif 000007
【図６】
2017138430.tif 000008
【図７】
2017138430.tif 000009
【図８】
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