(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第2冷却手段は、前記記録材の前記第2無端状ベルトとの対向面に形成されたトナー画像が溶融しない温度に前記第2無端状ベルトを冷却することを特徴とする請求項1または2に記載の光沢付与装置。
【背景技術】
【0002】
電子写真方式を用いた画像形成装置は、加熱溶融性の樹脂などからなるトナーを用いてトナー画像(トナー像)を得るに際し、記録材(用紙、記録紙、記録媒体、シートともいう)に転写された未定着トナー像を定着させるために、加熱および加圧を行う定着装置を備えている。
【0003】
図8は、従来の一般的な2ローラ方式による定着装置の概略構成図である。この定着装置は、内部に熱源302が配された加熱ローラ301と加圧ローラ303でニップ部を形成している。加熱ローラ301は、時計方向に回転駆動され、加圧ローラ303は加熱ローラ301に連れて回転する。加熱ローラ301の表面は熱源302の熱により加熱されて、トナーが軟化する温度以上に保持されている。
【0004】
未定着トナー像が表面に転写された記録材は、加熱ローラ301と加圧ローラ303間のニップ部に送られ、該ニップ部にて加熱ローラ301と加圧ローラ303とから熱と圧力が加えられ、未定着トナー像のトナーが軟化ないし溶融した状態となり、ニップから出た後、冷却されることにより、記録材表面に固着して定着することになる。しかし、このような構成の定着装置により得られるトナー画像では、画像の光沢度が十分でないという課題があった。特に、写真やコンピュータグラフィックスなどのフルカラー画像においては、面内が均一な画像光沢度を有し、高画質であることがより強く要求されている。
【0005】
上記の課題に対し、記録材に形成されるトナー画像を、定着装置による定着後に、適度に光沢を与え高画質にする光沢付与装置や、光沢付与手段(2次定着工程)を備えた定着装置に関する技術が提案されている(例えば、特許文献1等)。
【0006】
また、例えば、特許文献2には、一度仮定着を行った画像を、再び下流側に設けた画像光沢調整手段により、平面状態にある外周面にそのトナーのある被記録材側を圧接させて所定の距離だけ搬送してから剥離することで、そのトナーを無端状ベルトの外周面の状態にならわせるように流動させて画像の光沢を調整して出力を行う定着装置が開示されている。特許文献2に記載の定着装置では、画像面と接する部分の張架された無端状ベルトの内側から冷却フィンやファンの空冷により無端状ベルトを通じてトナー像および記録材を冷却している。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明に係る構成を
図1から
図6に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【0017】
本実施形態に係る光沢付与装置(光沢付与装置4)は、熱源(ハロゲンヒータ33)により加熱されるとともに回転する加熱部材(加熱ローラ36)と、加熱部材を含む複数の部材(分離ローラ37等)に張架されて回動する無端状ベルト(光沢付与ベルト30)と、加圧されて加熱部材との間にニップ部(ニップ)を形成する加圧部材(加圧ローラ40)と、無端状ベルトを冷却する冷却手段(冷却ファン41、内部冷却ファン42)と、を有し、トナー画像(トナー像T)が形成された記録材(用紙P)をニップ部に進入させ、該ニップ部から無端状ベルトに接触させた状態で搬送して、冷却手段により冷却した後に無端状ベルトより剥離する光沢付与装置において、無端状ベルトを第1無端状ベルト、冷却手段を第1冷却手段として、第1無端状ベルトとニップ部において対向し、加圧部材を含む複数の部材(冷却ローラ32等)に張架されて回動する第2無端状ベルト(冷却ベルト31)と、該第2無端状ベルトを冷却する第2冷却手段(加圧冷却ファン39)と、を有するものである。
【0018】
[第1の実施形態]
(画像形成装置の構成)
図1は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【0019】
画像形成装置本体1内には、クリア、シアン、マゼンタ、イエロ、ブラックの5つの作像ステーション10cl,10c,10m,10y,10bがタンデム式に並べて設けられている。各作像ステーション10は、それぞれドラム状の感光体11cl,11c,11m,11y,11bを有し、感光体の図中時計まわりの回転に伴い、先ず、各帯電装置12cl,12c,12m,12y,12bでバイアス電圧を印加して表面を一様に帯電する。
【0020】
次に、複写機にあっては画像読取装置2による読取信号や、プリンタにあってはホストからの画像信号や、ファクシミリにあっては電話回線を介して送られてくる送信信号に基づき、共通の書込み装置13から、それぞれレーザ光Lcl、Lc、Lm、Ly、Lbを照射することにより書込みを行い、感光体11cl,11c,11m,11y,11b上に静電潜像を形成する。
【0021】
次に、各現像装置14cl,14c,14m,14y,14bでトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、感光体11cl,11c,11m,11y,11b上に各々各色単色画像を形成する。
【0022】
そして、感光体11cl,11c,11m,11y,11bに接触して無端ベルト状の中間転写体15を図中反時計まわりに走行し、各一次転写装置16cl,16c,16m,16y,16bにより感光体11cl,11c,11m,11y,11b上の各色単色画像を順番に中間転写体15上に一次転写し、転写画像を重ね合わせて中間転写体15上にフルカラー画像を形成する。
【0023】
一方、適宜タイミングで給送ローラ20の1つを選択的に回転し、画像形成装置本体1内の対応する給紙カセット21から記録材Pを繰り出し、記録材搬送路23を通して搬送して一対のレジストローラ24間に突き当てて止める。そして、中間転写体15上のフルカラー画像にタイミングを合わせて一対のレジストローラ24を回転し、二次転写装置25によりそのフルカラー画像を記録材Pに二次転写する。
【0024】
そして、フルカラー画像転写後の記録材Pを、記録材搬送路23を通してそのまま上方へと搬送し、定着装置3の定着ニップを通過するとき未定着転写トナーを記録材Pに定着する。
【0025】
さらに、ユーザーが光沢度を向上させるためのモードを選択した場合や、用紙の種類によって、光沢付与装置4のニップを通過し、排紙ローラ26により、画像形成装置本体1上の排紙スタック装置27上にスタックする。光沢度を付与させない場合では、光沢付与装置4のニップが形成されないように、光沢付与装置4の光沢付与ベルト30と加圧ローラ40(
図2等参照)が離間された状態で排紙される。
【0026】
なお、両面印刷設定がされている場合、光沢付与装置4の通紙後の用紙は、搬送ローラ29により両面印刷ユニット5に運ばれ、記録材搬送路22等を経由して、用紙が反転され、表面と同様に、裏面側に上述した画像形成、定着動作がなされ、再び、光沢付与装置4へ給紙される。
【0027】
なお、一次転写終了後の各感光体11cl,11c,11m,11y,11bは、一次クリーニング装置17cl,17c,17m,17y,17bでクリーニングして転写残トナーを除去して初期化する。また、二次転写終了後の中間転写体15は、二次クリーニング装置18でクリーニングして転写残トナーを除去して初期化する。また、各色現像装置14cl,14c,14m,14y,14bには、それぞれ各色トナーボトル28cl,28c,28m,28y,28bより適宜トナーが補給される。
【0028】
なお、以上の説明では、記録材Pにカラー画像を記録する場合について説明したが、本実施形態に係る画像形成装置では、選択された単色モードまたは複数色モードにしたがって、適宜、作像ステーション10cl,10c,10m,10y,10bのいくつかを選択使用し、モノクロ画像またはカラー画像を任意に形成することが可能である。
【0029】
(光沢付与装置の構成)
図2は、定着装置3と、その下流側に設けられる光沢付与装置4との概略構成を示す側面図である。
【0030】
光沢付与部材としての光沢付与ベルト30は、無端状ベルトであって、加熱ローラ36と分離ローラ37に張架されている。また、冷却ベルト31は、加圧ローラ40と冷却ローラ32に張架され、ニップにおいて光沢付与ベルト30に対向する位置に設けられおり、加熱ローラ36と加圧ローラ40により形成されるニップの用紙搬送方向の下流側には冷却ベルト31は設けられない。
【0031】
光沢付与ベルト30は、例えば、厚みが10〜200μmの耐熱性樹脂であるポリイミド等、もしくはニッケルやステンレス鋼(SUS)などの金属で構成され、外径は80〜300mmである。また、表層に、搬送された画像面との密着性を向上させるために5〜50μmの厚さでシリコンゴムからなる弾性層を形成することも好ましい。また、最表層には、分離時の離形成を確保するためにシリコン系やフッ素系の樹脂でコーティングされた離型層を形成することも好ましい。
【0032】
加圧部材としての加圧ローラ40は、冷却ベルト31および光沢付与ベルト30を介して、加熱ローラ36と対向する位置に設けられ、加圧ローラ40と加熱ローラ36により光沢付与装置4のニップ部が形成される。
【0033】
また、加圧ローラ40は、不図示のカムにより、光沢付与ベルト30に対して接離するように動作可能に構成され、加熱ローラ36との軸間の距離を変えることで、ニップ幅や荷重を可変することが可能である。さらに、不図示のモータ(駆動手段)に接続されており、加圧ローラ40が回転駆動することにより、光沢付与ベルト30を回転させて加熱ローラ36および分離ローラ37を従動回転させ、また、冷却ベルト31を回転させて冷却ローラ32を従動回転させる。
【0034】
なお、加圧ローラ40の外径は、例えば、直径30〜90mmで、アルミニウム、SUS、鉄等で構成される。また、芯金上に1〜50mmのフッ素ゴムやシリコンゴム等の弾性層が形成されている。
【0035】
加熱部材としての加熱ローラ36の内部には、熱源としてのハロゲンヒータ33が設けられている。また、温度検知手段としての非接触温度センサ43は、光沢付与ベルト30表層の温度を検知している。また、不図示のコントローラによって非接触温度センサ43の検知結果に基づいて、ハロゲンヒータ33のオンオフを制御して、光沢付与ベルト30を一定の温度に制御している。
【0036】
加熱ローラ36の外径は、例えば、直径30〜90mmで、アルミニウム、SUS、鉄等で構成される。また、加圧ローラ40とのニップを広く形成させるために、ローラ表面にシリコンゴム等の弾性層を0.5〜5mm程度の厚みで設けることも好ましい。
【0037】
分離ローラ37の外径は、例えば、直径10〜30mmで、アルミニウム、SUS、鉄等で構成される。
【0038】
冷却ベルト31は、例えば、厚み30〜100μmのニッケルやSUS、または耐熱性のポリイミド樹脂でベース層が構成され、さらに最外層には5〜50μmの厚さのフッ素化合物等からなる離型層が形成される。また、離型層とベース層との間にシリコンゴムなどの弾性層を設けることも好ましい。
【0039】
冷却ローラ32の外径は、例えば、直径30〜60mmで、アルミニウム、SUS、鉄等で構成される。
【0040】
また、冷却ローラ32の内部には、気流を発生させるための加圧冷却ファン39が軸方向の両端部に設けられる。
【0041】
加圧冷却ファン39は、不図示のダクトによって、冷却ローラ32の一端側から装置外部からの空気を取り入れ、他端側から、不図示のダクトによって、装置外部へ空気が排出されるように構成されている。
【0042】
このように、冷却ローラ32の端面に設けた加圧冷却ファン39によって気流を発生させ、冷却ローラ32内部に気流を発生させて室温近傍の気流を流し、これにより冷却ローラ32を冷却することができる。さらに、冷却された冷却ローラ32により冷却ベルト31を冷却することにより、加圧面側の表面の温度を下げている。また、加圧ローラ40についても冷却している。
【0043】
光沢付与ベルト30の内部には、ベルト内冷却手段として内部冷却ファン42が設けられる。また、ベルト外冷却手段として冷却ファン41が光沢付与ベルト30下部に設けられる。なお、光沢付与ベルト30の冷却手段41,42としては、ファンに限らず、ヒートシンク、ヒートパイプ、ペルチェ素子などを用いても良い。
【0044】
(光沢付与装置の動作)
以上説明した光沢付与装置4の動作について説明する。本実施形態に係る光沢付与装置4では、定着装置3を通過してトナー画像Tが定着された記録材Pは、光沢付与装置4の光沢付与ベルト30と冷却ベルト31を介して、加熱ローラ36と加圧ローラ40により形成されるニップ部を通過する。
【0045】
ニップ部において圧力を加えるとともに、光沢付与ベルト30で熱が加えられ、再溶融したトナー像Tが光沢付与ベルト30に密着し、用紙Pとともに光沢付与ベルト30に密着した状態で搬送される。
【0046】
また、加圧ローラ40側の温度が所定の温度以上に上昇しないように加圧冷却ファン39が駆動され、用紙裏面側のトナーが溶融しない温度に維持されている。この点について詳細は後述する。
【0047】
また、記録材Pは、ニップ部から出て光沢付与ベルト30に密着した状態で搬送される際、その裏面側から冷却ファン41による気流があてられて急速に冷却される。
【0048】
併せて、光沢付与ベルト30の内部から内部冷却ファン42によって光沢付与ベルト30も冷却され、記録材Pも冷却される。
【0049】
上記冷却手段41,42によりトナーのガラス転移点温度以下に冷却されることにより、溶融状態のトナー像Tは固化し、光沢付与ベルト30側の定着画像部分の表面がベルト表面に倣って平滑化され、光沢度が付与される。最後に記録材Pは分離ローラ37で、曲率分離されて排紙される。
【0050】
以上説明した光沢付与装置4により、光沢付与がなされるのは、用紙の光沢付与ベルト30側の片面側(表面)であるため、両面印刷された用紙の両面に光沢付与を行う場合は、光沢付与装置4から排紙された用紙の表裏を所定の反転装置(両面印刷ユニット等)により反転させたうえで、再度、光沢付与装置4のニップ部を通紙させることが必要となる。
【0051】
このように反転させて、用紙のもう一方の面(裏面)にも光沢付与を行う際、当該面側(裏面)のトナー画像Tが、上述の動作により、ニップ部で熱と圧力によって再溶融され、光沢が付与される。
【0052】
このとき、光沢がすでに付与されている片面(表面)側(非光沢付与面側ともいう)の面は、光沢付与装置4のニップ部で圧力がかかることになるが、この時、加圧ローラ40側の温度(冷却ベルト31の表面温度)が所定の温度以上であると、一旦光沢が付与された面のトナー像が再溶融してしまう。そこで、本実施形態に係る光沢付与装置4では、冷却ベルト31はトナーが再溶融しない温度に加圧冷却ファン39により冷却するようにしている。
【0053】
図6は、冷却ベルト31の表面温度と20度光沢度との関係を示すグラフの一例である。加圧冷却ファン39により、例えば、ニップ部で80℃以下に冷却ベルト31表面を冷却しておくことにより、両面印刷時の加圧面側のトナー画像の光沢変化を防止し、一旦付与された高い光沢度を維持することができる。
【0054】
以上説明したように、本実施形態に係る光沢付与装置4では、加圧ローラ40側の温度を、光沢付与されたトナーが再溶融しない温度以下に冷却することにより、両面印刷時に両面に光沢付与を行う際にも、すでに光沢が付与されている加圧面側のトナー画像の光沢変化を防止することで光沢品質を維持し、両面について高い光沢度画像を得ることができる。
【0055】
また、例えば、
図7に示すように光沢付与装置における用紙の搬送経路の加熱側(加熱ローラ36)および加圧側(加圧ローラ40)の双方をベルト44a,44bにより構成してニップを構成する光沢付与装置の場合(例えば、特許文献2等)、上下のベルト44a,44bの線速差による画像ズレなどの異常画像が発生し易いという問題がある。また、上下双方向からベルトで押さえているため、用紙に含有される水蒸気などが逃げ難く、ブリスターなどの異常画像が発生し易いという問題点がある。
【0056】
これに対し、本実施形態に係る光沢付与装置4は、その入口部分のみでニップを形成し、ニップ通過後は、光沢付与ベルト30に用紙を接触、張り付かせて搬送させているので、上記のベルト線速差等による異常画像の発生を抑えることができる。
【0057】
さらに、本実施形態に係る光沢付与装置4は、上述のように、その入口部でニップを形成する非光沢付与面側の部材を、加圧ローラ40と冷却ローラ32により張架される冷却ベルト31とし、光沢付与装置入口ニップを形成する加圧ローラ40の位置とは別の位置で冷却ベルト31を冷却するようにしている。
【0058】
これは加圧ローラ40がニップ部を形成する部材であってフッ素ゴムやシリコンゴム等の弾性層を有しているため、加圧ローラ40を介して冷却ベルト31を冷却する構成とすると、冷却効率が悪いためである。そこで、本実施形態のように、加圧ローラ40とは別の位置(冷却ローラ32)に設けた冷却手段により、冷却ベルト31を効率良く冷却することを可能としている。
【0059】
[第2の実施形態]
以下、本発明に係る光沢付与装置の他の実施形態について説明する。なお、第1の実施形態と同様の点についての説明は省略する。
【0060】
図3に第2の実施形態に係る光沢付与装置の概略構成図を示す。本実施形態では、加圧部材として、加圧ローラ40に替えて加圧パッド38を備えている。
【0061】
加圧パッド38は、例えば、樹脂で構成されたベース部材に対し、加圧面に2〜10mmのシリコン発泡ゴムなどの弾性層を有するものである。また、冷却ベルト31との摺動面には、摩擦力を小さくするためにフッ素系の樹脂を含浸させたガラス繊維シートが設けられることが好ましい。
【0062】
このように、加圧部材として加圧パッド38を用いることにより、加圧ローラを用いた場合と比較して、加圧部材を低熱容量化することができ、ニップ幅を確保しつつ、加圧部材側の冷却効率を向上することができる。したがって、光沢付与装置の小型化、高線速化に対応することが可能となる。
【0063】
[第3の実施形態]
図4に第3の実施形態に係る光沢付与装置の概略構成図を示す。本実施形態では、加圧部材として、加圧ローラ40に替えて加圧パッド38を備え、また、冷却ローラ32を備えない構成としている。すなわち、第2の実施形態の構成から、さらに冷却ローラ32を備えない構成とし、加圧冷却ファン39が冷却ベルト31の回転軸方向の一端側から装置外部の空気を取り入れ、他端側から装置外部へ空気が排出されるように構成している。なお、本実施形態では、冷却ベルト31は、加圧パッド38と図示しないローラ等の部材に張架されているものであればよい。
【0064】
本実施形態では、冷却ローラ32を有さないため、冷却ベルト31を加圧冷却ファン39により直接冷却を行っている。また、冷却ローラ32を有さないため、加圧パッド38についても加圧冷却ファン39により直接冷却を行っている。
【0065】
このようにすることにより、第2の実施形態の構成に比較して、さらに加圧部材の熱容量を小さくすることができ、ニップ幅を確保しつつ、加圧部材側の冷却効率を向上することができる。したがって、さらなる光沢付与装置の小型化、高線速化に対応することが可能となる。
【0066】
また、
図5に示すように、加圧パッド38のベース部材を、樹脂ではなく、例えば、アルミニウムなどの熱伝導率が高い部材により構成することも好ましい。またこの場合に、さらに、加圧冷却ファン39側の形状をフィン状に形成することで表面積を大きくすることも好ましい。また、加圧面を熱伝導率が高い弾性層で構成することが好ましい。このようにすることにより、さらに、効率よく加圧部材の冷却が可能となる。
【0067】
なお、冷却ローラ32を有しない第3の実施形態において、加圧パッド38ではなく加圧ローラ40を備えた構成としても良いのは勿論である。
【0068】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【0069】
例えば、上記実施形態では、光沢付与装置が画像形成装置における定着装置の下流側に近接して設けられる例について説明したが、光沢付与装置は、画像形成装置における定着装置の下流側であれば、近接して設けられる必要はない。
【0070】
また、光沢付与装置を、画像形成装置とは別個独立した装置構成とし、画像形成装置から一旦排紙された用紙を給紙するものであっても良い。この場合、
図2〜
図5に示した光沢付与装置、および不図示の制御手段、駆動手段等を所定の筺体に収容した光沢付与装置として構成される。