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JP6012480B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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JP6012480B2 JP2013002693A JP2013002693A JP6012480B2 JP 6012480 B2 JP6012480 B2 JP 6012480B2 JP 2013002693 A JP2013002693 A JP 2013002693A JP 2013002693 A JP2013002693 A JP 2013002693A JP 6012480 B2 JP6012480 B2 JP 6012480B2
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Description

本発明は、電子写真記録技術等を利用して記録材上に形成された未定着トナー画像を記録材に定着する定着装置を搭載する複写機やプリンタ等の画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer equipped with a fixing device that fixes an unfixed toner image formed on a recording material to the recording material using electrophotographic recording technology or the like.

電子写真法など静電潜像を経て画像情報を可視化する方法は、その技術の発展と市場要求の拡大に伴い、複写機・プリンタなど現在様々な分野で利用されている。   A method for visualizing image information through an electrostatic latent image such as electrophotography is currently used in various fields such as a copying machine and a printer with the development of technology and the expansion of market demand.

特に近年においては、環境対応、低コスト化への要求が高まり、トナー消費量低減化技術が非常に重要となってきた。このトナー消費量を少なくする技術は、トナーを記録材に永久固着させる過程で発生するエネルギーを減少させるという観点からも重要で、特にオフィス系の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、省エネルギー化という要求からも重要な役割を持つようになってきた。   Particularly in recent years, demands for environmental friendliness and cost reduction have increased, and technology for reducing toner consumption has become very important. This technology for reducing toner consumption is also important from the viewpoint of reducing the energy generated in the process of permanently fixing the toner to the recording material, especially in an image forming apparatus using an office type electrophotographic system. It has come to play an important role from the demand for the development.

特許文献1〜3には、定着後のトナー画像が必要とされる画像濃度となるように、高着色力のトナーを用いると共に記録材上に転写するトナー量を少なくすることが記載されている。   Patent Documents 1 to 3 describe that a toner with high coloring power is used and the amount of toner transferred onto a recording material is reduced so that a toner image after fixing has a required image density. .

特開2004−295144号JP 2004-295144 A 特開2005−195670号JP-A-2005-195670 特開2005−195674号JP-A-2005-195664

しかしながら、上述した従来技術においても、以下のような解決しきれない課題が残されている。すなわち、トナーの顔料量を増やし、その分トナーの総載り量を減らせばトナーの消費量を減らす事が可能となるが、トナーの載り量を減らしていくと、単色ベタにおけるトナーが少なくなることでトナー間が密着できなくなり、凹凸がある記録材の表面をトナーで隠蔽できなくなる現象がおこる。このとき、文字・線画のかすれ・欠損といった画像不良が生じる。   However, the above-described conventional techniques still have the following problems that cannot be solved. In other words, it is possible to reduce the amount of toner consumed by increasing the amount of pigment in the toner and reducing the total amount of toner applied to that amount. However, if the amount of toner applied is reduced, the amount of toner in a solid color will decrease. As a result, the toner cannot be in close contact with each other, and the surface of the recording material with unevenness cannot be hidden with the toner. At this time, image defects such as blurring or loss of characters / line drawings occur.

またそのような状態で2次色(異なる色のトナーを2層重ねて形成する)では、異なる色のトナー同士が重なり合う領域が減っていくので、2次色の彩度が顕著に低下してしまい、色再現範囲が狭くなってしまう課題が生じる。   In such a state, in the secondary color (two toner layers of different colors are stacked), the area where the toners of different colors overlap each other decreases, so that the saturation of the secondary color is significantly reduced. As a result, there arises a problem that the color reproduction range becomes narrow.

そこで本発明はこのような課題を解決し、使用するトナー量が少なくても彩度の低下を抑えられると同時に、定着後の画像品位の低下を抑えられる画像形成装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve such problems and to provide an image forming apparatus capable of suppressing a decrease in saturation even when a small amount of toner is used and at the same time suppressing a decrease in image quality after fixing. To do.

上述の課題を解決するための本発明は、複数色のトナーが積層されたトナー画像を記録材に形成できる画像形成部と、トナー画像を担持する記録材をニップ部で挟持搬送しつつトナー画像を記録材に定着する定着部と、を有する画像形成装置において、前記画像形成部は、記録材上でトナー画像の一画素当りの最大幅が所定方向で一画素の幅より短くなるように記録材に画像形成し、前記定着部は、前記ニップ部で記録材上のトナー画像を前記所定方向に引き伸ばすように圧力を掛ける構造となっていることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides an image forming unit capable of forming a toner image in which a plurality of color toners are laminated on a recording material, and a toner image while nipping and conveying the recording material carrying the toner image at the nip portion. In the image forming apparatus having the fixing unit that fixes the toner image on the recording material, the image forming unit records the toner image so that the maximum width per pixel of the toner image is shorter than the width of one pixel in a predetermined direction on the recording material. An image is formed on the material, and the fixing portion is structured to apply pressure so as to stretch the toner image on the recording material in the predetermined direction at the nip portion.

以上説明したように、本発明によれば、使用するトナー量が少なくても彩度の低下を抑えられると同時に、定着後の画像品位の低下を抑えられる画像形成装置を提供できる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus that can suppress a decrease in saturation even when a small amount of toner is used, and can suppress a decrease in image quality after fixing.

画像形成装置の一例の構成模型図。1 is a configuration model diagram of an example of an image forming apparatus. 実施例1の定着部の概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a fixing unit according to the first exemplary embodiment. 定着ローラを長手方向にスライドさせる方式の定着装置の正面断面図。FIG. 3 is a front sectional view of a fixing device that slides a fixing roller in a longitudinal direction. 1枚定着終了後の定着装置の状態を示す概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state of the fixing device after completion of fixing one sheet. 定着ローラスライドの一連の動作を示す概略断面図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a series of operations of a fixing roller slide. 連続2枚目以降通紙時の定着ローラスライドの一連の動作を示す概略断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing a series of operations of a fixing roller slide when a second and subsequent sheets are passed. 定着ローラのスライド量とライン端部の伸び量の関係を示したグラフ。The graph which showed the relationship between the sliding amount of a fixing roller, and the elongation amount of a line edge part. 定着部でのトナーの変形を示した模式図。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating toner deformation at a fixing unit. 定着前後でのドット画像の状態を示した模式図。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a state of a dot image before and after fixing. 実施例1の画像形成部を説明するための概略図。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an image forming unit according to the first exemplary embodiment. 実施例1の画像処理を行わない場合の定着後の画像を示した図。FIG. 3 is a diagram illustrating an image after fixing when image processing of Example 1 is not performed. 実施例1の画像処理を行った場合の定着後の画像を示した図。FIG. 3 is a diagram illustrating an image after fixing when image processing of Example 1 is performed. 画像処理の他の例を示した図。The figure which showed the other example of the image processing. 実施例1の画像処理を行わない場合と行った場合の記録材上のトナー層の違いを説明する図。6A and 6B are diagrams for explaining a difference in a toner layer on a recording material when image processing according to Embodiment 1 is not performed and when image processing is performed. 実施例1の装置の現像バイアス電位を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining a developing bias potential of the apparatus according to the first exemplary embodiment. 実施例2の画像形成部を説明するための図。FIG. 6 is a diagram for explaining an image forming unit according to a second embodiment. 実施例2の定着部の概略断面図。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a fixing unit according to a second embodiment. 実施例2の画像処理を行わない場合の定着後の画像を示した図。FIG. 6 is a diagram illustrating an image after fixing when image processing of Example 2 is not performed. 実施例2の画像処理を行った場合の定着後の画像を示した図。FIG. 6 is a diagram illustrating an image after fixing when image processing of Example 2 is performed. 記録材の面に対して垂直に加圧する構造の定着器と、記録材の面に対して平行な方向の成分を有する加圧を行う構造の定着器で、定着後のトナー画像の違いを説明するための写真。Explains the difference in the toner image after fixing between the fixing device that presses perpendicularly to the surface of the recording material and the fixing device that pressurizes the component in the direction parallel to the surface of the recording material. Photo to do. トナー量と「単色および2次色のトナー層形成状態」を示す図。FIG. 4 is a diagram illustrating a toner amount and “a toner layer forming state of a single color and a secondary color”. (a)はトナーの最密充填配列を示したモデル図、(b)は隙間tがあるトナーの配列を示したモデル図。(A) is a model diagram showing a close-packed arrangement of toner, and (b) is a model diagram showing an arrangement of toner with a gap t.

以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良な実施の形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. Although these examples are examples of the best mode of the present invention, the present invention is not limited to these examples.

まず、記録材上のトナー量が少ない時に生じる現象について説明する。図21は、記録材上に形成された未定着トナー画像のトナー量と「単色および2次色のトナー層形成状態」についての観察結果を表した模式図である。単色時のトナー401(説明においてはシアン)に加え、2色目のトナー403(説明においてはイエロー)が示されている。図中、トナーの量が少ない時の単色のトナー層形成状態を(a)、2次色のトナー層形成状態を(b)に、さらに、トナー量が多い時(隙間無く並んでいる時)の単色のトナー層形成状態を(c)、2次色のトナー層形成状態を(d)に示した。   First, a phenomenon that occurs when the amount of toner on the recording material is small will be described. FIG. 21 is a schematic diagram showing an observation result of the toner amount of the unfixed toner image formed on the recording material and the “monolayer and secondary color toner layer formation state”. In addition to the toner 401 (cyan in the description) for the single color, the second color toner 403 (yellow in the description) is shown. In the figure, the state of forming a single color toner layer when the amount of toner is small is (a), the state of forming a secondary color toner layer is (b), and further when the amount of toner is large (when aligned without gaps). The monochromatic toner layer formation state of (c) and the secondary color toner layer formation state are shown in (d).

トナー量が少ない時は、(a)に示すように下層のシアントナー401に隙間が多く存在していることがわかり、(b)に示すように2色目となる上層のイエロートナー403が、シアントナー401が形成する隙間に載っていることがわかる。トナーのような粒子状のものが層を形成する際に、上に載る粒子が下になる粒子間に落ち込むことは言うまでも無い。このように、隙間が存在する下層のシアントナー401上には、その隙間の上に上層のイエロートナー403が載る。そのため、(b)の(透過状態)に示すように上層のトナーを透過して見ると、上層のイエロートナー403のみが存在する部分404、下層のシアントナー401のみが存在する部分405と、上層のイエロートナー403および下層のシアントナー401が重なってグリーンを形成する重なり部分406が形成されることがわかる。   When the toner amount is small, it can be seen that there are many gaps in the lower cyan toner 401 as shown in (a), and the upper yellow toner 403, which is the second color, as shown in (b). It can be seen that the toner 401 is placed in the gap formed. Needless to say, when particles such as toner form a layer, the particles placed thereon fall between the underlying particles. As described above, the upper yellow toner 403 is placed on the lower cyan toner 401 having a gap. Therefore, as shown in (transmission state) of (b), when viewed through the upper layer toner, a portion 404 where only the upper layer yellow toner 403 exists, a portion 405 where only the lower layer cyan toner 401 exists, and an upper layer toner It can be seen that the yellow toner 403 and the lower cyan toner 401 overlap to form an overlapping portion 406 that forms green.

一方、トナー量が多い時(隙間無く並んでいる時)は、(c)に示すように下層のシアントナー401は隣同士のトナーが接しているため、記録材がほとんど隠蔽されていることがわかる。また、(d)に示すように、2色目となる上層のイエロートナー403が、(b)同様、シアントナー401が形成する隙間に載っており、さらに、イエロートナー403の上に載っているイエロートナー403もイエロートナー自身が形成する隙間に載っていることがわかる。(c)の単色状態で既に記録材がしっかりと隠蔽されている上に、上層に位置するイエロートナー403自身もイエロートナー同士で下層を隠蔽する状態となる。このため、(d)の透過状態を見てわかるように、トナー量が少ない時の(b)の透過状態とは異なり、イエロートナー403が存在する多くの部分が、グリーンを形成する重なり部分406となることがわかる。   On the other hand, when the toner amount is large (when they are arranged without gaps), the cyan toner 401 in the lower layer is in contact with the adjacent toner as shown in FIG. Recognize. Further, as shown in (d), the upper yellow toner 403 for the second color is placed in the gap formed by the cyan toner 401 as in (b), and is further placed on the yellow toner 403. It can be seen that the toner 403 is also placed in the gap formed by the yellow toner itself. In the monochromatic state of (c), the recording material is already well concealed, and the yellow toner 403 itself located in the upper layer is also in a state of concealing the lower layer with the yellow toners. Therefore, as can be seen from the transmission state of (d), unlike the transmission state of (b) when the toner amount is small, many portions where the yellow toner 403 is present are overlapped portions 406 that form green. It turns out that it becomes.

このように、トナー量が多い時は、多くの部分が良好に2次色を形成する重なり部分406となるのに対して、トナー量が少ない時は、トナー量が少なくなればなるほど、上層および下層の互いの隙間に単色のみとなる部分(404,405)が増加する。したがって、記録材上のトナー載り量を減らすと、2次色の発色(彩度)が悪化し、同時に単色形成部分においても、記録材の隠蔽が悪くなることにより、色域の再現範囲が極端に低下する。   As described above, when the toner amount is large, many portions are overlapped portions 406 that favorably form the secondary color, whereas when the toner amount is small, the lower the toner amount, The portions (404, 405) that are only monochromatic increase in the gaps between the lower layers. Therefore, when the toner amount on the recording material is reduced, the color development (saturation) of the secondary color is deteriorated, and at the same time, the concealment of the recording material is also deteriorated in the single color formation portion, thereby causing an extremely wide gamut reproduction range. To drop.

以上の観察結果から、各単色トナー間に生じる隙間の量が色域の再現範囲に影響していることが分かった。各単色トナー間に生じる隙間はトナー量が少なくなるにつれて増加する。観察から分かったように、単色で多層を形成するのに十分なトナー量があるときは、下層トナーの隙間を上層トナーが埋めている。トナー量が減少していくと、多層形成できなくなっていくので、徐々に隙間が増加する。そこで、トナー単層(トナー粒子一つ分の厚さの層)で記録材の表面を覆っているか否かの境界条件を考察する。   From the above observation results, it was found that the amount of the gap generated between the single color toners affects the color gamut reproduction range. The gap generated between the single color toners increases as the toner amount decreases. As can be seen from the observation, when there is a sufficient amount of toner to form a single color and multiple layers, the upper layer toner fills the gap between the lower layer toners. As the toner amount decreases, multilayer formation cannot be performed, and the gap gradually increases. Therefore, a boundary condition as to whether or not the surface of the recording material is covered with a single toner layer (a layer having a thickness corresponding to one toner particle) will be considered.

トナーの形状を真球体とした場合、真球体トナーが理想的な最密充填配列で単層を形成するのに必要なトナー量の計算を行った。最密充填配列とは図22(a)に示すように、隣り合う同色のトナー粒子同士が接触している配列である。図22は、トナーが最密充填配列で記録材上に載っている状態(図22(a))と、トナーが隙間tの間隔で記録材上に載っている状態(図22(b))を示している。計算に用いたパラメータは、トナー粒径(重量平均粒径)L[μm]、トナー密度(比重)ρ[g/cm]である。 When the shape of the toner is a true sphere, the amount of toner required for the true sphere toner to form a single layer in an ideal close-packed arrangement was calculated. The close-packed array is an array in which adjacent toner particles of the same color are in contact with each other as shown in FIG. FIG. 22 shows a state in which the toner is placed on the recording material in a close-packed arrangement (FIG. 22A) and a state in which the toner is placed on the recording material at intervals of the gap t (FIG. 22B). Is shown. The parameters used for the calculation are toner particle size (weight average particle size) L [μm] and toner density (specific gravity) ρ [g / cm 3 ].

トナーの体積はV[μm]、平面的なトナーの投影面積はS[μm]、トナー1つ分が含まれる単位面積(図22(a)の菱形部分)はS[μm]であり、それぞれ以下のようになる。 The volume of toner V [μm 3], projected area of the planar toner S [μm 2], (rhombic portion of FIG. 22 (a)) unit area in the toner one minute is S [[mu] m 2 ], which are as follows.

これらから、トナーが最密に並んだ時(図22(a)の配列)の単層(1色)のトナー載り量H[μm](単位面積あたりのトナーの体積=トナーの平均高さ)が以下のように算出される。   From these, the toner loading amount H [μm] of the single layer (one color) when the toners are closely packed (arrangement in FIG. 22A) (the volume of the toner per unit area = the average height of the toner) Is calculated as follows.

またトナーの載り量A[mg/cm](単位面積あたりの重さ)は The toner loading amount A [mg / cm 2 ] (weight per unit area) is

となる(式中1/10は単位合わせのためのもの)。 (Where 1/10 is for unit matching).

つまり、A=ρπL/(30√3)[mg/cm]が、最密充填配列時のトナー載り量である。このトナー量より記録材上のトナー量が少なくなると、トナー粒子間の隙間が大きくなり過ぎて、複数色のトナーを積層したトナー画像を記録材に定着させても、トナー画像の彩度が低下しやすいことを示している。したがって、各色において、記録材上の未定着トナー画像の最大載り量A[mg/cm]を、A<ρπL/(30√3)に設定してトナー消費量を抑える画像形成装置では、記録材上のトナー粒子間の隙間が大きく、彩度が低下しやすい。 That is, A = ρπL / (30√3) [mg / cm 2 ] is the applied toner amount in the close-packing arrangement. If the amount of toner on the recording material is smaller than this amount of toner, the gap between the toner particles becomes too large, and even when a toner image in which a plurality of color toners are laminated is fixed on the recording material, the saturation of the toner image is lowered. It is easy to do. Therefore, in each color, in the image forming apparatus in which the maximum applied amount A [mg / cm 2 ] of the unfixed toner image on the recording material is set to A <ρπL / (30√3), the toner consumption is suppressed. The gap between the toner particles on the material is large, and the saturation tends to decrease.

そこで、本実施例の画像形成装置は、各色において、記録材上の未定着トナー画像の最大載り量A[mg/cm]を、A<ρπL/(30√3)に設定しているにも拘らず、彩度の低下を抑えられるようにしている。 Therefore, in the image forming apparatus of the present embodiment, the maximum applied amount A [mg / cm 2 ] of the unfixed toner image on the recording material is set to A <ρπL / (30√3) for each color. Nevertheless, the reduction in saturation can be suppressed.

(画像形成部)
図1に示す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画像が、潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。
(Image forming part)
In the image forming apparatus shown in FIG. 1, first, second, third, and fourth image forming units Pa, Pb, Pc, and Pd are provided side by side. It is formed through a transfer process.

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上に各色のトナー画像が形成される。各感光ドラム3a、3b、3c、3dに隣接して中間転写体30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画像が、中間転写体30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。さらに記録材上に形成されたトナー画像は、定着部9で加熱及び加圧されて記録材に定着された後、記録画像として装置外に排出される。   Each of the image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd includes a dedicated image carrier, in this example, the electrophotographic photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d, and each color is provided on each of the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d. The toner image is formed. An intermediate transfer member 30 is installed adjacent to each of the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d, and the toner images of the respective colors formed on the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d are primary on the intermediate transfer member 30. Transferred and transferred onto the recording material P at the secondary transfer portion. Further, the toner image formed on the recording material is heated and pressed by the fixing unit 9 and fixed on the recording material, and is then discharged out of the apparatus as a recorded image.

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24a、24b、24c、24d及びクリーナ4a、4b、4c、4dが設けられている。これらの上方部には画像情報に応じて感光ドラムに静電潜像を形成するためのレーザスキャナが設置されている。   Drum chargers 2a, 2b, 2c, and 2d, developing devices 1a, 1b, 1c, and 1d, primary transfer chargers 24a, 24b, 24c, and 24d, and a cleaner are disposed on the outer periphery of the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d, respectively. 4a, 4b, 4c, 4d are provided. A laser scanner for forming an electrostatic latent image on the photosensitive drum in accordance with image information is installed above these portions.

現像器1a、1b、1c、1dには、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが収容されている。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、シアントナー画像、マゼンタトナー画像、イエロートナー画像及びブラックトナー画像として可視化する。   The developing devices 1a, 1b, 1c, and 1d contain cyan, magenta, yellow, and black toners. The developing devices 1a, 1b, 1c, and 1d develop the latent images on the photosensitive drums 3a, 3b, 3c, and 3d, respectively, and visualize them as cyan toner images, magenta toner images, yellow toner images, and black toner images.

中間転写体30は矢示の方向に感光ドラム3と同じ周速度で回転駆動されている。感光ドラム3a上に形成された第1色であるイエロートナー画像は、感光ドラム3と中間転写体30とのニップ部を通過する過程で、中間転写体30に印加される1次転写バイアスの効果で中間転写体30の外周面に転写される。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30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中間転写体上に形成される。   The intermediate transfer member 30 is driven to rotate at the same peripheral speed as the photosensitive drum 3 in the direction of the arrow. The yellow toner image of the first color formed on the photosensitive drum 3 a passes through the nip portion between the photosensitive drum 3 and the intermediate transfer body 30, and the effect of the primary transfer bias applied to the intermediate transfer body 30. Thus, the image is transferred to the outer peripheral surface of the intermediate transfer body 30. Similarly, a magenta toner image of the second color, a cyan toner image of the third color, and a black toner image of the fourth color are sequentially superimposed and transferred onto the intermediate transfer body 30, and a composite color toner image corresponding to the target color image is intermediate. It is formed on the transfer body.

11は2次転写ローラで、中間転写体30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30上に重畳転写された合成カラートナー画像は、給紙カセット10からレジストローラ12を経て中間転写体30と2次転写ローラ11との当接ニップに搬送される記録材Pに転写される。このようにして、複数色のトナーが重なった未定着トナー画像が記録材上に形成される。この後、記録材は定着部9に搬送される。記録材上に形成された未定着トナー画像は定着部9の定着ニップ部で加熱及び加圧されて記録材に定着される。   A secondary transfer roller 11 is disposed in contact with the intermediate transfer member 30. A desired secondary transfer bias is applied to the secondary transfer roller 11 by a secondary transfer bias source. The composite color toner image superimposed and transferred on the intermediate transfer member 30 is transferred from the paper feed cassette 10 to the recording material P that is conveyed to the contact nip between the intermediate transfer member 30 and the secondary transfer roller 11 via the registration roller 12. Is done. In this way, an unfixed toner image in which a plurality of color toners are superimposed is formed on the recording material. Thereafter, the recording material is conveyed to the fixing unit 9. The unfixed toner image formed on the recording material is heated and pressed at the fixing nip portion of the fixing unit 9 and fixed on the recording material.

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によりクリーニングされる。また、中間転写体30もクリーナ19でクリーニングされる。   The photosensitive drums 3a, 3b, 3c and 3d after the primary transfer are cleaned by the respective cleaners 4a, 4b, 4c and 4d. Further, the intermediate transfer member 30 is also cleaned by the cleaner 19.

(定着装置)
本例の定着装置(定着部)9は、定着ニップ部で一枚の記録材を定着処理する期間中、トナー積層方向に対して垂直方向であり且つ一定方向のせん断力をトナー画像に対して付与し続けるものである。
(Fixing device)
The fixing device (fixing unit) 9 of this example is configured to apply a shearing force that is perpendicular to the toner stacking direction and is in a certain direction to the toner image during the fixing process of one recording material at the fixing nip. It will continue to be granted.

定着装置の実施例を以下に説明する。本実施例では定着ローラを回転させると同時に定着ローラ長手方向にも移動(スライド)させて、未定着トナーを溶かしながらトナーを引き伸ばしている。そして、未定着のトナー量が少ない場合(トナー層が少ない)においても、2次色の発色性(彩度)を向上させることができる。以下詳細に説明する。   Examples of the fixing device will be described below. In this embodiment, the fixing roller is rotated and simultaneously moved (slid) in the longitudinal direction of the fixing roller to stretch the toner while melting the unfixed toner. Even when the amount of unfixed toner is small (the toner layer is small), the color developability (saturation) of the secondary color can be improved. This will be described in detail below.

図2に本実施例における定着装置の概略断面図を示す。定着ローラ(未定着トナー画像と接触する第1の回転体)100は、外径φ40mmであり、φ36mmのアルミ製芯金104の外側にシリコーンゴムからなる弾性層105が形成されている。弾性層105の上には、トナー離型層としてPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)からなる離型層が30μm形成されている。本実施例では離型層として耐久性の優れるPFAチューブを使用した。離型層の材質としては、PFAの他に、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂(FEP)等のフッ素樹脂を用いても良い。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the fixing device in this embodiment. A fixing roller (first rotating body that contacts an unfixed toner image) 100 has an outer diameter of φ40 mm, and an elastic layer 105 made of silicone rubber is formed on the outer side of an aluminum cored bar 104 of φ36 mm. On the elastic layer 105, a release layer made of PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) is formed as a toner release layer with a thickness of 30 μm. In this example, a PFA tube having excellent durability was used as the release layer. As a material for the release layer, a fluororesin such as polytetrafluoroethylene (PTFE) or tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene resin (FEP) may be used in addition to PFA.

加圧ローラ(第1の回転体と共に定着ニップ部を形成する第2の回転体)101は、本実施例では、定着ローラ100と同様の構成のものを用いた。つまり外径φ40mmであり、φ36mmアルミ製芯金104の外側にシリコーンゴムからなる弾性層105が形成され、最表層にはPFAからなる離型層が設けられている。加圧ローラ101は加圧バネ103によって図中矢印A1方向に400〔N〕の力で加圧されて定着ローラに接触し、記録材搬送方向の幅が9mmの定着ニップNを形成している。さらに加圧ローラ101は、駆動モータ1109(図3参照)により図中矢印R1方向に、表面速度117mm/secで回転する。加圧ローラ101の回転に従動して、定着ローラ100も表面速度117mm/secで回転する(図中矢印R2)。定着ローラ100と加圧ローラ101が定着ニップ部を形成する一対の回転体となっている。   In this embodiment, the pressure roller (second rotating body that forms a fixing nip portion together with the first rotating body) 101 has the same configuration as the fixing roller 100. That is, the outer diameter is φ40 mm, the elastic layer 105 made of silicone rubber is formed outside the φ36 mm aluminum cored bar 104, and the release layer made of PFA is provided on the outermost layer. The pressure roller 101 is pressed with a force of 400 [N] in the direction of arrow A1 in the drawing by a pressure spring 103 and contacts the fixing roller, thereby forming a fixing nip N having a width of 9 mm in the recording material conveyance direction. . Further, the pressure roller 101 is rotated by a drive motor 1109 (see FIG. 3) in the direction of arrow R1 in the drawing at a surface speed of 117 mm / sec. Following the rotation of the pressure roller 101, the fixing roller 100 also rotates at a surface speed of 117 mm / sec (arrow R2 in the figure). The fixing roller 100 and the pressure roller 101 form a pair of rotating bodies that form a fixing nip portion.

定着ローラ100と加圧ローラ101の内部にはそれぞれハロゲンヒータ102が具備されている。ハロゲンヒータ102に電力供給することにより、ハロゲンヒータ102が発熱し、その熱が輻射伝熱や空気を介した伝熱により芯金104に伝わり、その後弾性層105と離型層が温まる。不図示の温度検知素子が定着ローラ100の表面に接触して配置されており、この温度検知素子の信号に応じてハロゲンヒータに供給する電力を制御することで、定着ローラ100の表面温度を調整している。   A halogen heater 102 is provided in each of the fixing roller 100 and the pressure roller 101. By supplying power to the halogen heater 102, the halogen heater 102 generates heat, and the heat is transmitted to the cored bar 104 by radiant heat transfer or heat transfer via air, and then the elastic layer 105 and the release layer are warmed. A temperature detection element (not shown) is arranged in contact with the surface of the fixing roller 100, and the surface temperature of the fixing roller 100 is adjusted by controlling the power supplied to the halogen heater according to the signal of the temperature detection element. doing.

未定着トナー画像Tが転写された記録材Pが不図示の搬送手段により、定着ニップ部Nに搬送されると、記録材を定着ニップ部で挟持搬送しつつ定着ローラ100の熱が未定着トナー画像Tと記録材Pに伝わり、記録材Pの表面にトナー画像Tが定着される。   When the recording material P to which the unfixed toner image T has been transferred is conveyed to the fixing nip portion N by a conveying means (not shown), the heat of the fixing roller 100 is heated while the recording material is nipped and conveyed by the fixing nip portion. The toner image T is transmitted to the image T and the recording material P, and the toner image T is fixed on the surface of the recording material P.

次いで、未定着トナー画像Tを溶かしながらトナーを引き伸ばす機構(せん断力を付与する機構)について以下に説明する。図3は本実施例における定着ローラを長手方向にスライドさせる方式の定着装置の正面断面図である。加圧ローラ101が駆動モータ1109によって矢印R1方向に回転し、定着ローラ100は矢印R2方向に従動回転する。定着ローラ100も加圧ローラ101も両端部のベアリング111によって滑らかに回転する。加圧ローラ101は長手方向に固定されているが、定着ローラ100は長手方向に移動(スライド)可能である。   Next, a mechanism for stretching the toner (mechanism for applying a shearing force) while melting the unfixed toner image T will be described below. FIG. 3 is a front cross-sectional view of a fixing device of this embodiment that slides the fixing roller in the longitudinal direction. The pressure roller 101 is rotated in the direction of arrow R1 by the drive motor 1109, and the fixing roller 100 is driven to rotate in the direction of arrow R2. Both the fixing roller 100 and the pressure roller 101 are smoothly rotated by bearings 111 at both ends. The pressure roller 101 is fixed in the longitudinal direction, but the fixing roller 100 can move (slide) in the longitudinal direction.

定着ローラ100を長手方向にスライドさせる機構について説明する。定着ローラ100の両端部には側板金106が設けられており、側板金106はさらに移動支持板金107に固定されている。移動支持板金107にシャフト108が貫通しており、シャフト108の片端部はシャフト108を回転させるためのモータ109が配置されている。モータ109が矢印R3方向に回転すると、シャフト108も矢印R3方向に回転し、シャフト108の回転に伴い、移動支持板金107が矢印A2方向にスライドレール110に沿って滑らかに移動する。したがって移動支持板金107に固定されている定着ローラ100も矢印A2方向にスライドする。またモータ109が逆回転(矢印R4方向)すると、上記と同様の仕組みで定着ローラ100が矢印A3方向にスライドする。   A mechanism for sliding the fixing roller 100 in the longitudinal direction will be described. Side metal plates 106 are provided at both ends of the fixing roller 100, and the side metal plates 106 are further fixed to the movable support metal plate 107. A shaft 108 passes through the movable support metal plate 107, and a motor 109 for rotating the shaft 108 is disposed at one end of the shaft 108. When the motor 109 rotates in the direction of arrow R3, the shaft 108 also rotates in the direction of arrow R3. As the shaft 108 rotates, the movable support metal plate 107 moves smoothly along the slide rail 110 in the direction of arrow A2. Accordingly, the fixing roller 100 fixed to the movable support metal plate 107 also slides in the direction of the arrow A2. When the motor 109 rotates in the reverse direction (in the direction of arrow R4), the fixing roller 100 slides in the direction of the arrow A3 by the same mechanism as described above.

このように定着ローラ100を回転させつつ長手方向にスライドさせながら記録材Pを定着ニップ部Nに通過させ、記録材P上の未定着トナーを定着させる。この時、記録材Pが定着ニップ部通過中に、定着ローラ100をスライドさせたことによって、記録材P上に定着ローラ100の表層が接触しなくなる領域がないようにしなければならない。そのためスライドさせる量に応じて、定着ローラ100の長手方向の長さを加圧ローラ101よりも長くしておく必要がある。図3に示したように、本実施例では定着ローラ100の長さを加圧ローラ101よりも2D(=D+D)だけ長くしている。ここで長さDは、定着ローラ100と加圧ローラ101の長手方向の中央を揃えた時に、加圧ローラ101端部から定着ローラ100端部までの長さを表している。長さDの設定については後述する。   In this way, the recording material P is passed through the fixing nip portion N while rotating the fixing roller 100 while sliding in the longitudinal direction, and the unfixed toner on the recording material P is fixed. At this time, it is necessary to prevent the surface of the fixing roller 100 from coming into contact with the recording material P by sliding the fixing roller 100 while the recording material P passes through the fixing nip portion. Therefore, the length of the fixing roller 100 in the longitudinal direction needs to be longer than that of the pressure roller 101 according to the amount to be slid. As shown in FIG. 3, in this embodiment, the length of the fixing roller 100 is longer than the pressure roller 101 by 2D (= D + D). Here, the length D represents the length from the end of the pressure roller 101 to the end of the fixing roller 100 when the centers of the fixing roller 100 and the pressure roller 101 are aligned in the longitudinal direction. The setting of the length D will be described later.

上記のように定着ローラ100が矢印A2方向あるいは矢印A3方向にスライドする時、加圧ローラ101は長手方向に固定されスライドしないため、定着ニップ部Nにおいて記録材P上のトナーに定着ローラ100の移動方向と平行な剪断力が作用する。定着ローラ100を長手方向にスライドさせない構成では、記録材上のトナーには記録材に垂直な加圧力のみがトナーに作用するため、前述のメカニズムにより、トナー量が少ない時は2次色の発色性が著しく低下する。一方、本実施例のように加圧ローラ101を長手方向に固定して、定着ローラ100を長手方向にスライドさせた場合、記録材に垂直な加圧力以外に記録材に平行な剪断力(トナーを引き伸ばす力)がトナーに作用する。したがって、トナーを溶かしながら長手方向に引き伸ばすことができるため、前述のメカニズムにより、トナー量が少ない場合においても2次色の発色性を上げることが可能となる。   As described above, when the fixing roller 100 slides in the arrow A2 direction or the arrow A3 direction, the pressure roller 101 is fixed in the longitudinal direction and does not slide, so that the toner on the recording material P is transferred to the toner on the recording material P in the fixing nip N. A shear force parallel to the moving direction acts. In the configuration in which the fixing roller 100 is not slid in the longitudinal direction, only the pressing force perpendicular to the recording material acts on the toner on the recording material. Therefore, when the amount of toner is small, the secondary color is developed by the above-described mechanism. Remarkably deteriorates. On the other hand, when the pressure roller 101 is fixed in the longitudinal direction and the fixing roller 100 is slid in the longitudinal direction as in this embodiment, a shearing force (toner parallel to the recording material other than the pressing force perpendicular to the recording material) Force to stretch the toner) acts on the toner. Accordingly, since the toner can be stretched in the longitudinal direction while being melted, the above-described mechanism can improve the color developability of the secondary color even when the amount of toner is small.

記録材Pがコート紙でも普通紙でも、定着ローラのスライド量が増加すると発色性も増加する。ただしスライド量を増加していくと、ある値以上で彩度は飽和傾向になるため、彩度が飽和傾向を示し始めるスライド量を作用させれば十分な効果が得られる。本例の装置では、定着ニップ部Nの幅が6.5mmであるが、定着ニップ部幅の約3%のスライド量(約200μm)で彩度が飽和することがわかった。つまり、記録材Pが定着ニップ部を通過中に、定着ローラ100を長手方向に200μm(定着ニップ幅の約3%の量)スライドさせれば、十分な彩度アップ効果が得られる。   Regardless of whether the recording material P is coated paper or plain paper, the color developability increases as the fixing roller slide amount increases. However, as the slide amount is increased, the saturation tends to be saturated at a certain value or more, so that a sufficient effect can be obtained by applying a slide amount at which the saturation starts to show a saturation tendency. In the apparatus of this example, the width of the fixing nip portion N is 6.5 mm, but it has been found that the saturation is saturated at a sliding amount (about 200 μm) of about 3% of the width of the fixing nip portion. That is, when the recording material P passes through the fixing nip portion, if the fixing roller 100 is slid by 200 μm in the longitudinal direction (an amount of about 3% of the fixing nip width), a sufficient saturation enhancement effect can be obtained.

ここで注意しなければならないことは、記録材Pが定着ニップNを通過する間に、定着ローラ100のスライド方向を変えてしまうと、スライド方向の向きを変える短い時間、定着ローラは長手方向に移動しないことである。その結果、定着された画像において、スライドの向きを変えた部分の発色性が低下してしまう。したがって、1枚の記録材Pが定着ニップNを通過する間は、定着ローラ100のスライド方向を一方向(A2方向あるいはA3方向)に固定する必要がある。すなわち、定着ニップ部で一枚の記録材を定着処理する期間中、トナー積層方向に対して垂直方向であり且つ一定方向のせん断力をトナー画像に対して付与し続けるのが好ましい。   It should be noted that if the sliding direction of the fixing roller 100 is changed while the recording material P passes through the fixing nip N, the fixing roller is moved in the longitudinal direction for a short time to change the direction of the sliding direction. It is not moving. As a result, in the fixed image, the color developability of the portion where the direction of the slide is changed is lowered. Therefore, while one recording material P passes through the fixing nip N, the sliding direction of the fixing roller 100 needs to be fixed in one direction (A2 direction or A3 direction). That is, it is preferable to continue to apply a shearing force that is perpendicular to the toner stacking direction and in a certain direction to the toner image during the fixing process of one recording material at the fixing nip portion.

ここで具体例として、A4サイズの記録材Pを横方向に定着ニップに通紙する場合について説明する。前述の理由から必要なスライド量を定着ニップ幅の3%とすると、A4サイズ記録材1枚が横方向に定着ニップを通過するまでに、図3の状態から定着ローラ100を矢印A2方向(矢印A3方向でもよい)に6.3mm(=210mm×3%)スライドさせることになる。このとき、定着ローラ100をスライドさせる速度はプロセススピードの3%となるため、本実施例では3.5mm/sec(=117mm/sec×3%)となる。図4に1枚定着し終わった後の定着装置の状態を示した。連続して2枚目を定着する場合は、逆にA3方向(1枚目にA3方向に移動した場合はA2方向)に6.3mmスライドさせれば図3の状態に戻る。さらに3枚目を連続して定着する場合は、1枚目と同様にA2方向にスライドさせてもよい。しかし、定着ローラ100の長手方向の同じ部分のみが記録材と接触すると、その部分の劣化が早まってしまう問題がある。したがって、3枚目を通紙する時は定着ローラ100を矢印A3方向にスライドさせるのが好ましい。図5に上記の定着ローラ100の一連の動作を示した。ただし記録材Pが定着ニップ部Nを通過する様子は図示していない。   Here, as a specific example, a case where an A4 size recording material P is passed through the fixing nip in the horizontal direction will be described. If the required slide amount is 3% of the fixing nip width for the above-described reason, the fixing roller 100 is moved in the direction of the arrow A2 (arrow) from the state of FIG. 3 until one A4 size recording material passes the fixing nip in the horizontal direction. It may slide 6.3 mm (= 210 mm × 3%) in the A3 direction). At this time, since the speed at which the fixing roller 100 is slid is 3% of the process speed, in this embodiment, it is 3.5 mm / sec (= 117 mm / sec × 3%). FIG. 4 shows the state of the fixing device after fixing one sheet. When the second sheet is continuously fixed, the state shown in FIG. 3 is restored by sliding the sheet 6.3 mm in the A3 direction (A2 direction when the first sheet is moved in the A3 direction). Further, when fixing the third sheet continuously, it may be slid in the A2 direction in the same manner as the first sheet. However, when only the same part in the longitudinal direction of the fixing roller 100 comes into contact with the recording material, there is a problem that the part is quickly deteriorated. Therefore, it is preferable to slide the fixing roller 100 in the direction of the arrow A3 when passing the third sheet. FIG. 5 shows a series of operations of the fixing roller 100 described above. However, the manner in which the recording material P passes through the fixing nip N is not shown.

図4に示したように、通紙前に定着ローラ100の端部と加圧ローラ101の端部を揃えておけば、A2方向に最大2Dのスライド量が確保できる。長さDの設定は製品の仕様に応じて決めればよい。本実施例の場合、画像形成装置で使用可能な記録材で最大の幅の記録材が19インチであるため、14.5mm(19×25.4mm×3%)が2Dの値となり、Dは約7.2mmとなる。2Dの値だけ加圧ローラ101よりも定着ローラ100を長くすれば良い。定着ローラ100と加圧ローラ101の長手中央部を揃えた状態、つまり図5の一連の動作で定着可能な記録材サイズは、A4、B5、レター、リーガル等になる。そしてそれ以外の19インチまでの大きな記録材サイズの場合は、1枚目を通紙する時に図4の状態から矢印A3方向にスライドさせることになる。連続して2枚目以降を通紙するときの一連の動作を図6で示した。ただしここでも記録材Pが定着ニップ部Nを通過する様子は図示していない。上記のような手順で定着する場合は、定着する記録材サイズに応じて、1枚目を通紙する前に定着ローラ100と加圧ローラ101の位置関係を図5の(1)か、あるいは図6の(2)に制御しておかなければならない。   As shown in FIG. 4, if the end of the fixing roller 100 and the end of the pressure roller 101 are aligned before the sheet is passed, a maximum 2D slide amount can be secured in the A2 direction. The length D may be set according to product specifications. In the case of this embodiment, since the recording material having the maximum width among the recording materials that can be used in the image forming apparatus is 19 inches, 14.5 mm (19 × 25.4 mm × 3%) is a value of 2D, and D is It is about 7.2 mm. The fixing roller 100 may be made longer than the pressure roller 101 by a value of 2D. The size of the recording material that can be fixed in the state in which the longitudinal central portions of the fixing roller 100 and the pressure roller 101 are aligned, that is, the series of operations shown in FIG. For other recording material sizes up to 19 inches, the first sheet is slid in the direction of arrow A3 from the state shown in FIG. A series of operations when the second and subsequent sheets are continuously fed are shown in FIG. Here, however, the state in which the recording material P passes through the fixing nip N is not shown. In the case of fixing by the above procedure, the positional relationship between the fixing roller 100 and the pressure roller 101 is changed to (1) in FIG. 5 before passing the first sheet according to the size of the recording material to be fixed, or Control must be made in (2) of FIG.

上記の動作以外に、例えば長さDを14.5mmにすると、19インチまでのどの記録材サイズにおいても、図5で示した動作で連続して定着が可能となる。この時は、定着後に定着ローラ100と加圧ローラ101を長手中央で合わせるようにしておけば良い。ただし定着ローラ100の長手方向の長さは、定着装置を配置するスペースなどによって制約され、かつあまり長くすると定着ローラ端部からの放熱により省エネ性が損なわれてしまう。したがって定着装置を搭載する製品の仕様に合わせてスライド手段を決めていく必要がある。本実施例ではスライド量を定着ニップ幅の3%としたが、製品の仕様によって3%以下にしても良いし、効果の振れを考慮して3%以上にしても良い。   In addition to the above operation, for example, when the length D is 14.5 mm, fixing can be continuously performed by the operation shown in FIG. 5 for any recording material size up to 19 inches. At this time, the fixing roller 100 and the pressure roller 101 may be aligned at the longitudinal center after fixing. However, the length of the fixing roller 100 in the longitudinal direction is restricted by the space in which the fixing device is disposed, and if it is too long, the energy saving performance is impaired due to heat radiation from the end of the fixing roller. Therefore, it is necessary to determine the sliding means according to the specifications of the product on which the fixing device is mounted. In this embodiment, the slide amount is set to 3% of the fixing nip width. However, it may be set to 3% or less depending on the product specifications, or may be set to 3% or more in consideration of fluctuations in the effect.

前述までは定着ローラ100を長手方向にスライドさせる例を説明したが、定着ローラ100を長手方向に固定し、加圧ローラ101を長手方向にスライドさせる構成を用いてもよい。その場合、定着ローラ100を周方向に駆動(回転)させ、加圧ローラ101を定着ローラ100に従動させる。また、加圧ローラ101をスライドさせるため、定着ローラ100よりも加圧ローラ101の長さを長くしなければならない。構成は図3の上下を逆にしたものになり、効果に関しても同様であるため、詳細説明は省略する。   Although the example in which the fixing roller 100 is slid in the longitudinal direction has been described so far, a configuration in which the fixing roller 100 is fixed in the longitudinal direction and the pressure roller 101 is slid in the longitudinal direction may be used. In that case, the fixing roller 100 is driven (rotated) in the circumferential direction, and the pressure roller 101 is driven by the fixing roller 100. Further, in order to slide the pressure roller 101, the length of the pressure roller 101 must be longer than the fixing roller 100. Since the configuration is upside down in FIG. 3 and the effect is the same, detailed description is omitted.

ここまでは、定着ローラ100あるいは加圧ローラ101のどちらかを長手方向に固定し、固定されていない方を長手方向にスライドさせる構成について説明した。剪断力を作用させるために、定着ローラ100と加圧ローラ101の両方をスライドさせても良い。即ち、一対の回転体を回転させながら一対の回転体の少なくとも一方を記録材搬送方向と直交する方向にスライドさせることによりトナー画像を引き伸ばす構成でもよい。ただし定着ローラ100と加圧ローラ101が同じ方向かつ同期させてスライドした場合、当然剪断力は発生しないので効果は得られない。定着ローラ100と加圧ローラ101を逆方向、あるいは同方向でも非同期にスライドさせれば剪断力は発生し同様の効果が得られる。定着ローラ100あるいは加圧ローラ101のどちらかをスライドさせる場合には、定着ニップNを通過する際に記録材が多少蛇行するが、定着ローラ100と加圧ローラ101を逆方向に同じ量だけスライドさせる場合には記録材の蛇行が抑制される利点がある。   Up to this point, the configuration has been described in which either the fixing roller 100 or the pressure roller 101 is fixed in the longitudinal direction and the unfixed side is slid in the longitudinal direction. In order to apply a shearing force, both the fixing roller 100 and the pressure roller 101 may be slid. In other words, the toner image may be stretched by sliding at least one of the pair of rotating bodies in a direction perpendicular to the recording material conveyance direction while rotating the pair of rotating bodies. However, when the fixing roller 100 and the pressure roller 101 slide in the same direction and in synchronization, naturally no shearing force is generated, so that no effect is obtained. If the fixing roller 100 and the pressure roller 101 are slid in the opposite direction or asynchronously in the same direction, a shearing force is generated and the same effect can be obtained. When either the fixing roller 100 or the pressure roller 101 is slid, the recording material meanders slightly when passing through the fixing nip N, but the fixing roller 100 and the pressure roller 101 are slid by the same amount in the opposite directions. In this case, there is an advantage that the meandering of the recording material is suppressed.

以上のような定着装置を用いた場合、トナーを大きく変形する(引き伸ばす)ので、記録材に載せるトナー量が少なくても発色性(彩度)が向上する。図9(a)、(b)は本例の定着装置において、定着処理を行う前と行った後でのドット画像の状態の一例を示す模式図である。黒丸で示したのは定着処理前のトナーを用いて形成されたドット画像、灰色部は定着処理後であり、定着により溶け広がった状態を示している。図9(a)および(b)に示すように、本例の定着装置を用いると、トナー積層方向に対して垂直な記録材の面と平行な方向のせん断力がトナーに付与され、記録材の面と平行に働くせん断力の向きにドット画像が伸びている。   When the fixing device as described above is used, the toner is greatly deformed (stretched), so that the color development (saturation) is improved even if the amount of toner placed on the recording material is small. FIGS. 9A and 9B are schematic diagrams illustrating an example of the state of the dot image before and after performing the fixing process in the fixing device of this example. A black circle indicates a dot image formed using toner before the fixing process, and a gray part indicates a state after the fixing process and melted and spread by fixing. As shown in FIGS. 9A and 9B, when the fixing device of this example is used, a shearing force in a direction parallel to the surface of the recording material perpendicular to the toner stacking direction is applied to the toner. The dot image extends in the direction of the shearing force that works parallel to the surface.

しかしながら、トナーを引き伸ばすので、図20の下図に示すように、トナー画像がトナーを引き伸ばす方向に伸びてしまう。図20の上図の従来定着の場合とは、記録材の面に対して垂直に圧力を掛ける構造の定着器で定着処理した場合のことであり、この定着器で定着処理した後のトナー画像を示している。図8は本例の定着装置を用いて定着した時のトナーの変形を模式的に示した図である。図8のように、画像内のすべてのトナーがほぼ同程度かつ同方向に変形する。しかし、画像内部(画像端部でない)のトナーが変形しても、変形した先にトナーがあるためにトナーの変形が目立たないが、画像端部のトナーが変形すると変形先はトナーがない紙上であるために、画像端部のみが伸びているように見える。   However, since the toner is stretched, the toner image extends in the direction of stretching the toner as shown in the lower diagram of FIG. The conventional fixing shown in the upper diagram of FIG. 20 is a case where the fixing process is performed with a fixing unit having a structure in which pressure is applied perpendicularly to the surface of the recording material. Is shown. FIG. 8 is a diagram schematically showing the deformation of the toner when it is fixed using the fixing device of this example. As shown in FIG. 8, all the toners in the image are deformed approximately in the same direction and in the same direction. However, even if the toner inside the image (not the edge of the image) is deformed, the deformation of the toner is not noticeable because there is toner at the deformed tip. Therefore, it seems that only the edge of the image is extended.

このような画像端部のトナーの伸びはわずかであるため、写真などのベタ部が多い画像においては見た目にはあまりわからないレベルである。しかし画像内に文字や、表などのような縦と横のラインが組み合わさった画像がある場合、トナーが変形する方向に文字やラインが伸びて、線幅が大きくなったことが見た目に認識されやすくなる。またバーコードのような線幅が重要になる画像では、上記のトナーの伸びによる線幅の増加は無視し難い。   Since the toner at the edge of the image is slightly stretched, it is a level that is hardly noticeable in an image having many solid portions such as a photograph. However, if there is an image that has a combination of vertical and horizontal lines, such as characters or a table, the image recognizes that the line width has been increased by extending the characters and lines in the direction of toner deformation. It becomes easy to be done. Further, in an image such as a barcode where the line width is important, it is difficult to ignore the increase in the line width due to the above-described toner elongation.

(画像端部の伸び)
上述した定着器を用いると、定着ニップNにおいて長手方向(ローラの軸方向)に剪断力が発生し、2次色の発色性や記録材の隠蔽率が向上する。本実施例では、剪断力が作用する定着ローラ長手方向は、レーザ光を感光体に照射する時の主走査方向(所定方向)になる。したがって、主走査方向の画像端部が剪断力によって伸びてしまう。なお、本例の所定方向、即ち主走査方向は、記録材搬送方向と直交する方向でもある。
(Elongation of image edge)
When the above-described fixing device is used, a shearing force is generated in the fixing nip N in the longitudinal direction (axial direction of the roller), and the color development property of the secondary color and the concealment rate of the recording material are improved. In this embodiment, the longitudinal direction of the fixing roller to which the shearing force acts is the main scanning direction (predetermined direction) when the photosensitive member is irradiated with laser light. Therefore, the image end portion in the main scanning direction is extended by the shearing force. The predetermined direction in this example, that is, the main scanning direction is also a direction orthogonal to the recording material conveyance direction.

図7は、剪断方向(スライド方向)に対して垂直な3dotラインのトナー画像を、本例の定着器を用いて(即ち、ローラをスライドさせながら)定着した時のライン幅の伸び量(増加量)を示したものである。定着ローラをスライドさせずにトナー画像を定着した時の定着後のトナー画像のライン幅と、本例の定着器で定着した後のトナー画像のライン幅と、の差をライン幅(ライン端部)の伸び量として縦軸に示した。この図から、スライド量が大きいほどライン幅も増加することがわかる。これは前述したように、トナーを変形させる量が増加すると、トナーが変形する方向の画像端部の伸び量も増えるからである。なお、図8にしたように実際はトナー画像内の全てのトナーが変形している。ここではラインの端部について述べたが、言うまでもなくどのような画像であっても、剪断力が作用する方向の端部は伸びてしまう。例えば、Greenの彩度が80になるようにするには、スライド量を約390μmにしなければならないが、このときのライン端部(画像)の伸び量は約15μmになる。   FIG. 7 shows the amount of increase (increase) in the line width when a 3 dot line toner image perpendicular to the shearing direction (sliding direction) is fixed using the fixing device of this example (that is, while sliding the roller). Amount). The difference between the line width of the toner image after fixing when the toner image is fixed without sliding the fixing roller and the line width of the toner image after fixing by the fixing device of this example is the line width (line end portion). ) On the vertical axis. From this figure, it can be seen that the line width increases as the slide amount increases. This is because, as described above, when the amount of deformation of the toner increases, the amount of elongation at the image edge in the direction of deformation of the toner also increases. As shown in FIG. 8, all the toner in the toner image is actually deformed. Although the end portion of the line has been described here, it goes without saying that the end portion in the direction in which the shearing force acts is extended in any image. For example, in order to make Green's saturation 80, the slide amount must be about 390 μm. At this time, the extension amount of the line end (image) is about 15 μm.

(画像形成の詳細)
次に図10を用いて本実施例の画像形成装置を詳細に説明する。本例の画像形成部は、回転する感光体と、画像情報に応じた光を出射する光源を有し、光源から出射する光で感光体を走査し感光体に静電潜像を形成する走査部と、静電潜像にトナーを供給し現像する現像部と、感光体に形成したトナー画像を記録材に転写する転写部と、を有する。また、感光体に形成する静電潜像を所定方向に短くすることで、記録材上でトナー画像の一画素当りの最大幅を一画素の幅より短くするものである。図10は、図1に示した4つの画像形成ステーションPa〜Pdのうちの一つの画像形成ステーションを示している。他の3つの画像形成ステーションも同様の構成である。
(Details of image formation)
Next, the image forming apparatus of this embodiment will be described in detail with reference to FIG. The image forming unit of this example includes a rotating photosensitive member and a light source that emits light according to image information, and scans the photosensitive member with light emitted from the light source to form an electrostatic latent image on the photosensitive member. A developing unit that supplies toner to the electrostatic latent image and develops it, and a transfer unit that transfers the toner image formed on the photosensitive member to a recording material. Further, by shortening the electrostatic latent image formed on the photoconductor in a predetermined direction, the maximum width per pixel of the toner image on the recording material is made shorter than the width of one pixel. FIG. 10 shows one image forming station among the four image forming stations Pa to Pd shown in FIG. The other three image forming stations have the same configuration.

図10において、複写されるべきカラー原稿の画像はレンズによってCCD等の撮像素子90に投影される。この撮像素子90はカラー原稿の各色毎の画像を600dpiの画素に分解し、各画素の濃度に対応した光電変換信号を各色毎に発生する。撮像素子90から出力される各色毎の光電変換信号(アナログ画像信号)は画像信号処理回路91に送られ、ここで各画素毎にその画素の濃度に対応した出力レベルを有する画素信号(デジタル信号)に変換し、パルス幅変調(PWM)回路92に送られる。   In FIG. 10, an image of a color document to be copied is projected onto an image sensor 90 such as a CCD by a lens. The image sensor 90 decomposes an image for each color of a color original into 600 dpi pixels and generates a photoelectric conversion signal corresponding to the density of each pixel for each color. The photoelectric conversion signal (analog image signal) for each color output from the image sensor 90 is sent to the image signal processing circuit 91, where a pixel signal (digital signal) having an output level corresponding to the density of the pixel for each pixel. ) And sent to a pulse width modulation (PWM) circuit 92.

パルス幅変調回路92は入力される画素画像信号毎に、そのレベルに対応した幅(時間長)のレーザ駆動パルスを形成して出力する。パルス幅変調回路92から出力されたレーザ駆動パルスは、半導体レーザ80に供給され、半導体レーザ80をそのパルス幅に対応する時間だけ発光させる。したがって、半導体レーザ80は、高濃度の画素に対しては一画素当り、より長い時間駆動され、低濃度の画素に対してはより短い時間駆動されることになる。それ故、感光体ドラム3は、次述の光学系によって、高濃度画素に対しては主走査方向により長い範囲が露光され、低濃度画素に対しては主走査方向により短い範囲が露光される。   For each input pixel image signal, the pulse width modulation circuit 92 forms and outputs a laser driving pulse having a width (time length) corresponding to the level. The laser drive pulse output from the pulse width modulation circuit 92 is supplied to the semiconductor laser 80 and causes the semiconductor laser 80 to emit light for a time corresponding to the pulse width. Therefore, the semiconductor laser 80 is driven for a longer time per pixel for high density pixels and for a shorter time for low density pixels. Therefore, the photosensitive drum 3 is exposed to a long range in the main scanning direction for high density pixels and a short range in the main scanning direction for low density pixels by the following optical system. .

半導体レーザ80から出射されたレーザ光は回転多面鏡81によって偏向され、f/θレンズ等のレンズ82を通過し、感光体ドラム方向に指向させる固定ミラー83を介して感光体ドラム3上にスポット結像される。   Laser light emitted from the semiconductor laser 80 is deflected by a rotating polygon mirror 81, passes through a lens 82 such as an f / θ lens, and is spotted on the photosensitive drum 3 via a fixed mirror 83 that is directed toward the photosensitive drum. Imaged.

感光体ドラム3はアモルファスシリコン、セレン、OPC等を表面に有し、矢印方向に回転する電子写真感光体ドラムであり、露光器34で均一に除電を受けた後、一次帯電装置2により均一に帯電される。その後、上述した画像情報に対応して変調されたレーザ光で露光走査され、これによって画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像はトナー粒子とキャリア粒子が混合された二成分現像剤を使用する現像器1によって反転現像され、可視画像(トナー画像)となる。   The photosensitive drum 3 is an electrophotographic photosensitive drum having amorphous silicon, selenium, OPC or the like on its surface and rotating in the direction of the arrow. After the charge is uniformly removed by the exposure device 34, the photosensitive drum 3 is uniformly distributed by the primary charging device 2. Charged. Thereafter, exposure scanning is performed with a laser beam modulated in accordance with the above-described image information, whereby an electrostatic latent image corresponding to the image information is formed. This electrostatic latent image is reversely developed by a developing device 1 using a two-component developer in which toner particles and carrier particles are mixed to form a visible image (toner image).

ここで、反転現像とは、感光体の光で露光された領域に、潜像と同極性に帯電したトナーを付着させてこれを可視化する現像方法である。感光体上に現像されたトナー画像は中間転写材30に1次転写装置24の作用により1次転写される。   Here, the reversal development is a development method in which a toner charged with the same polarity as the latent image is attached to a region exposed to light of a photosensitive member to visualize the toner. The toner image developed on the photoreceptor is primarily transferred to the intermediate transfer material 30 by the action of the primary transfer device 24.

その後トナー画像が1次転写された後の感光体ドラム3はこの表面に付着した未転写の残トナーなどをクリーニング装置4によって除去される。回収された残トナーなどは搬送スクリューによって排出され、廃トナーボックスに収容される。   Thereafter, the untransferred residual toner adhering to the surface of the photosensitive drum 3 after the toner image is primarily transferred is removed by the cleaning device 4. The collected residual toner and the like are discharged by a conveying screw and stored in a waste toner box.

(画像処理)
次に、定着前のトナー画像を、定着工程でトナーが変形する方向に予め短く形成する画像処理について説明する。
(Image processing)
Next, image processing for forming a pre-fixed toner image short in advance in the direction in which the toner is deformed in the fixing process will be described.

画像処理の対象例として、単色の4画素からなるライン(4dotライン)について説明する。図11(a)に画像処理する前の画像信号を示した。図中の最小正方形は一画素(ここでは600dpiの一画素)であり、その大きさは42μm×42μmである。この一画素中においては、半導体レーザ80はPWM0%〜100%の時間で発光することが可能であるが、on/offを2回以上繰り返せない。例えば、PWM30%の時間だけonした後、PWM50%の時間offし、さらにその画素中で再度のこりのPWM20%をonにすることは出来ない。一画素とは、1回だけレーザをon可能な最小面積(ここでは600dpiの一画素)のことである。   As an example of image processing, a line composed of four pixels of a single color (4 dot line) will be described. FIG. 11A shows an image signal before image processing. The minimum square in the figure is one pixel (here, one pixel of 600 dpi), and its size is 42 μm × 42 μm. In this one pixel, the semiconductor laser 80 can emit light in the time of PWM 0% to 100%, but cannot be turned on / off twice or more. For example, after the PWM is turned on for 30%, the PWM is turned off for 50%, and the remaining PWM 20% cannot be turned on again in the pixel. One pixel is a minimum area (here, one pixel of 600 dpi) in which the laser can be turned on only once.

図11(a)の斜線部がレーザを点灯させる領域(レーザ点灯時間に相当)であり、ライン画像を構成する1画素をPWM100%でレーザを点灯させている。この斜線部の潜像部をトナーで現像することで4dotのラインが形成される。   The shaded area in FIG. 11A is a region in which the laser is turned on (corresponding to the laser turn-on time), and one pixel constituting the line image is turned on with PWM 100%. The latent image portion in the shaded area is developed with toner to form a 4 dot line.

図11(a)から得られるトナー画像を、スライド量390μmで定着させた場合、ライン画像が変形し、ラインの端部が剪断(スライド)方向に約15μm伸びてしまい、4dotラインの線幅が15μmも大きくなってしまう(図11(b)参照)。   When the toner image obtained from FIG. 11A is fixed at a slide amount of 390 μm, the line image is deformed and the end of the line extends about 15 μm in the shearing (slide) direction, and the line width of the 4 dot line is It becomes as large as 15 μm (see FIG. 11B).

このような画像端部の伸びによる画像品位の低下を防止するため、画像信号処理回路91内の不図示の画像処理回路により、4dotラインの1画素についてそれぞれ主走査方向に20μm短くなるように1画素におけるレーザ点灯時間を設定する(図12(a))。つまり最大の発光時間をPWM100%からPWM52%に変更している。その結果、1画素内の主走査方向の最大画像幅(レーザ点灯幅)が42μmから22μmに短くなる。ここで画像の短縮量を15μmではなく、20μmと少し大きくした理由は後述する。このように、感光体に形成する静電潜像を所定方向に短くすることで、記録材上でトナー画像の一画素当りの最大幅を一画素の幅より短くする。   In order to prevent such deterioration in image quality due to the extension of the image end, an image processing circuit (not shown) in the image signal processing circuit 91 is used to reduce the length of each pixel of 4 dot lines by 20 μm in the main scanning direction. The laser lighting time in the pixel is set (FIG. 12 (a)). That is, the maximum light emission time is changed from PWM 100% to PWM 52%. As a result, the maximum image width (laser lighting width) in the main scanning direction within one pixel is reduced from 42 μm to 22 μm. The reason why the shortening amount of the image is slightly increased to 20 μm instead of 15 μm will be described later. Thus, by shortening the electrostatic latent image formed on the photosensitive member in a predetermined direction, the maximum width per pixel of the toner image on the recording material is made shorter than the width of one pixel.

この図12(a)から得られるトナー画像を、前記と同じように、スライド量390μmで定着させた場合、図12(b)に示すように、定着後に所望の(最大でも一画素の幅の)4dotライン幅を得ることができる。つまり、ライン端部の伸びによる画像幅の増加を防止することができる。ここで用いたレーザスポット径(主走査ガウス分布スポット1/e)は20μmである。 When the toner image obtained from FIG. 12A is fixed with a slide amount of 390 μm as described above, a desired (maximum width of one pixel) is obtained after fixing, as shown in FIG. 12B. ) 4dot line width can be obtained. That is, it is possible to prevent an increase in the image width due to the extension of the line end. The laser spot diameter (main scanning Gaussian distribution spot 1 / e 2 ) used here is 20 μm.

図12(a)では剪断力が作用する方向(スライド方向)と逆方向に、レーザ点灯時間を短くしたが、剪断力が作用する方向と同じ方向にレーザ点灯時間を短くしてもよい。また、図13のように、一画素内でレーザ点灯をさせてもよい。なぜなら、いずれの手段においても、定着後に所望のライン幅が得られるからである。   In FIG. 12A, the laser lighting time is shortened in the direction opposite to the direction in which the shearing force acts (slide direction), but the laser lighting time may be shortened in the same direction as the direction in which the shearing force acts. Further, as shown in FIG. 13, the laser may be turned on within one pixel. This is because any means can obtain a desired line width after fixing.

ここで本例のもう一つの特徴について説明する。図11(a)に示した元画像信号を、上記の画像処理をせずにそのまま現像した場合(記録材上に形成する未定着トナー画像の高さは略トナー粒子一個分の高さ)、一画素内の画像領域(トナーが載っている領域)における単位面積当りのトナー量(載り量)をTとする。本例では、一画素当りのトナー量をTのままにして、トナーが変形する方向に一画素内の画像幅を短くしている。したがって、一画素内の画像領域の載り量(トナー層の高さ)が増加する。   Here, another feature of this example will be described. When the original image signal shown in FIG. 11A is developed as it is without performing the above image processing (the height of the unfixed toner image formed on the recording material is approximately the height of one toner particle), Let T be the toner amount (mounting amount) per unit area in an image region (region where toner is placed) in one pixel. In this example, the toner amount per pixel remains T, and the image width in one pixel is shortened in the direction in which the toner is deformed. Therefore, the applied amount (toner layer height) of the image area in one pixel increases.

図14(a)、(b)は、一画素に現像された状態の断面を模式的に表したものである。図14(a)は元画像信号の場合で、図14(b)は上記の画像処理を行なった場合である。前述のように、一画素内のトナー量をTのままにして画像幅を短くしているので、図14(b)に示したように、一画素のトナー層が高くなる。   FIGS. 14A and 14B schematically show a cross section in a state where development is performed on one pixel. FIG. 14A shows the case of the original image signal, and FIG. 14B shows the case where the above image processing is performed. As described above, since the image width is shortened while keeping the amount of toner in one pixel as T, the toner layer of one pixel becomes high as shown in FIG.

図14(a)の状態ではトナー層は1層(トナー粒子一個分の厚みの層)以下であり、トナー間の隙間が大きい。一方、図14(b)の状態では、トナー層は2層構造になり、トナー間の隙間はほぼなくなる。   In the state of FIG. 14A, the toner layer is one layer or less (a layer having a thickness corresponding to one toner particle) and the gap between the toners is large. On the other hand, in the state of FIG. 14B, the toner layer has a two-layer structure, and there is almost no gap between the toners.

以上のように、本例の画像形成部(画像形成ステーション)は、記録材上でトナー画像の一画素当りの最大幅が所定方向で一画素の幅より短くなるように記録材に画像形成する。また、定着部は、ニップ部で記録材上のトナー画像をトナー画像の短縮方向と同じ所定方向に引き伸ばすように圧力を掛ける構造となっている。このため、使用するトナー量が少なくても彩度の低下を抑えられると同時に、定着後の画像品位の低下を抑えられる画像形成装置を提供できる。   As described above, the image forming unit (image forming station) of this example forms an image on the recording material so that the maximum width per pixel of the toner image on the recording material is shorter than the width of one pixel in a predetermined direction. . In addition, the fixing unit has a structure in which pressure is applied so that the toner image on the recording material is stretched in the same direction as the shortening direction of the toner image at the nip portion. Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus that can suppress a decrease in saturation even when a small amount of toner is used, and can suppress a decrease in image quality after fixing.

また、一画素当りのトナー量をTのままにして、一画素の画像領域をトナーが伸びる方向に短くすると、一画素内の画像領域の載り量が多くなり、トナー層が増加する。トナー層が増加すると、トナーを溶融しながら伸ばす際に、トナー同士がくっつき合った状態で伸ばせるため、単色隠蔽率が向上する。また、スライド量が同じ場合でも、トナー層が高い方が、若干、画像の延びが大きくなる。したがって画像を短くする量を15μmではなく20μmとした。   Also, if the toner amount per pixel remains T and the image area of one pixel is shortened in the direction in which the toner extends, the amount of image area in one pixel increases and the toner layer increases. When the toner layer is increased, when the toner is stretched while being melted, the toner can be stretched in a state of sticking to each other, so that the monochromatic hiding ratio is improved. Even when the slide amount is the same, the higher the toner layer, the slightly longer the image extends. Therefore, the amount of shortening the image was set to 20 μm instead of 15 μm.

一画素内のトナー量をTのままにする(一画素内の画像領域のトナー載り量M/S(mass per square)を増やす)ために、本実施例では現像コントラスト(Vcon)を大きくした(図15)。ここに示す点線は、デジタル潜像で形成した高静電潜像電位を模式的に表したものである。また、実線は現像バイアスの電位を表す。図中のVlは画像部の潜像電位、Vdcは現像バイアスの直流成分、Vdは非画像部の電位、Vcon=Vdc−Vlである。本実施例では、画像処理をしない場合の潜像電位設定はVl=−140[V]、Vdc=−350[V]、Vd=−500[V]とし、画像縮小をする場合はVl=−140[V]、Vdc=−390[V]、Vd=−540[V]としてVconを増加させた。   In this embodiment, the development contrast (Vcon) is increased in order to keep the toner amount in one pixel as T (increase the amount of applied toner M / S (mass per square) in the image area in one pixel) ( FIG. 15). The dotted line shown here schematically represents the high electrostatic latent image potential formed by the digital latent image. A solid line represents the potential of the developing bias. In the figure, Vl is the latent image potential of the image area, Vdc is the DC component of the developing bias, Vd is the potential of the non-image area, and Vcon = Vdc−Vl. In this embodiment, the latent image potential setting without image processing is Vl = −140 [V], Vdc = −350 [V], Vd = −500 [V], and Vl = − when image reduction is performed. Vcon was increased with 140 [V], Vdc = −390 [V], and Vd = −540 [V].

上記の現像コントラストの変更は、不図示の本画像処理回路から、画像を短くする量に応じた出力信号が、現像器1に設けられた不図示の現像バイアス制御回路に入力されることで行なわれる。   The change in the development contrast is performed by inputting an output signal corresponding to the amount of shortening of the image from a main image processing circuit (not shown) to a development bias control circuit (not shown) provided in the developing device 1. It is.

以上のような画像処理を行なえば、定着ローラをスライドさせた場合において、ライン幅の太りを防止し、定着後に所望の4dotラインにすることができる(図12(b))。さらに、一画素内のトナー量をTのままにしているため、一画素内の画像領域におけるトナー間の隙間が減少する。その結果、定着する際にトナー同士がよりくっつきやすくなり記録材表面の隠蔽率も向上する利点がある。   By performing the image processing as described above, when the fixing roller is slid, it is possible to prevent the line width from being increased and to obtain a desired 4-dot line after fixing (FIG. 12B). Furthermore, since the amount of toner in one pixel remains T, the gap between toners in the image area in one pixel is reduced. As a result, there is an advantage that the toners are more likely to stick to each other at the time of fixing, and the concealment rate on the surface of the recording material is improved.

なおRGBなどの2次色の場合も上記の処理でライン幅の太りを防止できると同時に、一画素内の画像領域におけるトナーの重なり部分が増えるため、発色性も向上させる利点がある。   In the case of secondary colors such as RGB, it is possible to prevent the line width from being increased by the above processing, and at the same time, there is an advantage of improving the color development property because the overlapping portion of the toner in the image region within one pixel increases.

以上画像縮小の例としてラインを用いたが、文字やベタ画像なども同様の動作で画像処理を行なうことができる。   As described above, lines are used as examples of image reduction. However, it is possible to perform image processing on characters and solid images with the same operation.

(実施例2)
実施例2を以下に説明する。本例の画像形成部も、感光体に形成する静電潜像を所定方向に短くすることで、記録材上でトナー画像の一画素当りの最大幅を一画素の幅より短くするものである。本実施例において、未定着トナー画像を形成する画像形成装置については、前記実施例1とほぼ同じであるが、図16に示したように、スポット径変更手段84が設けられている。それ以外の要素は実施例1と同じであるため、説明を省略する。次に図17を用いて本実施例の画像形成装置を詳細に説明する。本実施例では、定着ローラ回転方向に剪断力が作用する場合における画像処理について説明する。
(Example 2)
Example 2 will be described below. The image forming unit of this example also shortens the electrostatic latent image formed on the photosensitive member in a predetermined direction so that the maximum width per pixel of the toner image on the recording material is shorter than the width of one pixel. . In this embodiment, the image forming apparatus for forming an unfixed toner image is substantially the same as that in the first embodiment, but as shown in FIG. 16, spot diameter changing means 84 is provided. Since other elements are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted. Next, the image forming apparatus of this embodiment will be described in detail with reference to FIG. In this embodiment, image processing in the case where a shearing force acts in the fixing roller rotation direction will be described.

(定着器)
定着ローラ回転方向に剪断力が作用する定着器の例として、斜め加圧方式と周速差方式等があるが、本実施例では斜め加圧方式について説明する。図17に本実施例で用いる斜め加圧方式の定着器の概略断面図を示した。電磁誘導加熱を用いたベルト加熱方式の加熱定着装置である。図中330は加熱手段を含む加熱回転体としての加熱ユニットである。331は電磁誘導発熱層(導電体層、磁性体層、抵抗体層)を有する電磁誘導発熱性の回転体としての円筒状の定着フィルムである。332はフィルムガイド部材であり、円筒状の定着フィルム331はこのフィルムガイド部材332の外側にルーズに外嵌させてある。磁場発生手段はフィルムガイド部材332の内側に配設した励磁コイル333とE型の磁性コア(芯材)334とからなる。320は弾性加圧ローラであり、定着フィルム331を挟ませてフィルムガイド部材332の下面に配設された摺動部材336と所定の圧接力をもって所定幅の定着ニップ部Nを形成させて相互圧接させてある。335は加圧用剛性ステーである。磁場発生手段の磁性コア334は、定着ニップ部Nに対応位置させて配設してある。
(Fixer)
Examples of the fixing device in which a shearing force acts in the fixing roller rotation direction include an oblique pressurization method and a peripheral speed difference method. In this embodiment, the oblique pressurization method will be described. FIG. 17 shows a schematic cross-sectional view of an oblique pressure type fixing device used in this embodiment. This is a belt heating type heat fixing device using electromagnetic induction heating. In the figure, 330 is a heating unit as a heating rotator including heating means. Reference numeral 331 denotes a cylindrical fixing film as an electromagnetic induction heat generating rotating body having an electromagnetic induction heat generating layer (conductor layer, magnetic layer, resistor layer). Reference numeral 332 denotes a film guide member, and the cylindrical fixing film 331 is loosely fitted outside the film guide member 332. The magnetic field generating means includes an exciting coil 333 disposed inside the film guide member 332 and an E-type magnetic core (core material) 334. Reference numeral 320 denotes an elastic pressure roller, which forms a fixing nip portion N having a predetermined width with a predetermined pressure contact force with a sliding member 336 disposed on the lower surface of the film guide member 332 with the fixing film 331 interposed therebetween. I'm allowed. Reference numeral 335 denotes a pressurizing rigid stay. The magnetic core 334 of the magnetic field generating means is disposed so as to correspond to the fixing nip portion N.

加圧ローラ320は、駆動手段Mにより矢示の時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ320の回転駆動による該加圧ローラ320と定着フィルム330の外面との摩擦力で定着フィルム331に回転力が作用する。定着フィルム331は、その内面が定着ニップ部Nにおいてフィルムガイド部材332の下面に配設された摺動部材336と密着して摺動しながら、矢示の反時計方向に加圧ローラ320の回転周速度に略対応した周速度をもってフィルムガイド部材332の外回りを回転状態になる(加圧ローラ駆動方式)。この状態では、定着フィルム331は内面に密着した摺動部材336の摩擦により、ある程度の抵抗をもって回転する。回転力を受ける側の定着フィルム331が抵抗を持って回転することで、駆動側の加圧ローラ320との間で記録材P上のトナー画像にせん断力を効果的に付与するのに適している。   The pressure roller 320 is rotationally driven by the driving means M in the clockwise direction indicated by the arrow. A rotational force acts on the fixing film 331 by a frictional force between the pressure roller 320 and the outer surface of the fixing film 330 by the rotational driving of the pressure roller 320. The fixing film 331 rotates in the counterclockwise direction indicated by the arrow while the inner surface of the fixing film 331 slides in close contact with the sliding member 336 disposed on the lower surface of the film guide member 332 in the fixing nip N. The outer periphery of the film guide member 332 is rotated at a peripheral speed substantially corresponding to the peripheral speed (pressure roller drive system). In this state, the fixing film 331 rotates with a certain amount of resistance due to the friction of the sliding member 336 in close contact with the inner surface. Since the fixing film 331 on the side receiving the rotational force rotates with resistance, it is suitable for effectively applying a shearing force to the toner image on the recording material P with the pressure roller 320 on the driving side. Yes.

フィルムガイド部材332は、定着ニップ部Nへの加圧、磁場発生手段としての励磁コイル333と磁性コア334の支持、定着フィルム331の支持、該定着フィルム331の回転時の搬送安定性を図る役目をする。このフィルムガイド部材332は、磁束の通過を妨げない絶縁性の部材であり、高い荷重に耐えられる材料が用いられる。   The film guide member 332 serves to pressurize the fixing nip N, support the exciting coil 333 and the magnetic core 334 as magnetic field generating means, support the fixing film 331, and transport stability when the fixing film 331 rotates. do. The film guide member 332 is an insulating member that does not hinder the passage of magnetic flux, and a material that can withstand a high load is used.

励磁コイル333は、不図示の励磁回路から供給される交番電流によって交番磁束を発生する。交番磁束は、定着ニップ部Nの位置に対応しているE型の磁性コア334により定着ニップ部Nに集中的に分布し、その交番磁束は、定着ニップ部Nにおいて定着フィルム331の電磁誘導発熱層に渦電流を発生させる。この渦電流は、電磁誘導発熱層の固有抵抗によって電磁誘導発熱層にジュール熱を発生させる。この定着フィルム331の電磁誘導発熱は、交番磁束を集中的に分布させた定着ニップ部Nにおいて集中的に生じて定着ニップ部Nが高効率に加熱される。定着ニップ部Nの温度は、不図示の温度検知手段を含む温調系により励磁コイル333に対する電流供給が制御されることで所定の温度が維持されるように温調される。   The exciting coil 333 generates an alternating magnetic flux by an alternating current supplied from an exciting circuit (not shown). The alternating magnetic flux is intensively distributed in the fixing nip portion N by the E-type magnetic core 334 corresponding to the position of the fixing nip portion N, and the alternating magnetic flux is generated by electromagnetic induction of the fixing film 331 in the fixing nip portion N. Generate eddy currents in the layer. This eddy current generates Joule heat in the electromagnetic induction heating layer due to the specific resistance of the electromagnetic induction heating layer. The electromagnetic induction heat generation of the fixing film 331 is concentrated in the fixing nip portion N where the alternating magnetic flux is concentrated, and the fixing nip portion N is heated with high efficiency. The temperature of the fixing nip N is controlled so that a predetermined temperature is maintained by controlling the current supply to the exciting coil 333 by a temperature control system including a temperature detection unit (not shown).

摺動部材336の摺動面の法線方向(略トナーの重なり方向)Lに対して、加圧方向が角度θを持った方向Lになるように設定している。加圧方法は特に限定するものではなく、バネ等を用いることができる。例えば、摺動部材336の定着フィルム331密着面の法線方向がLになるように加熱ユニット330の角度をθに設定した上で、加熱ユニット330に対してバネ(不図示)をL方向に付設し、ガイド部材(不図示)によって、加熱ユニット330がL方向に押し付けられるようにすることで、加圧方向をLにすることができる。以上の構成で加圧力は600Nに設定してある。 The pressing direction is set to a direction L 2 having an angle θ with respect to the normal direction (substantially the toner overlapping direction) L 1 of the sliding surface of the sliding member 336. The pressurizing method is not particularly limited, and a spring or the like can be used. For example, after setting the angle of the heating unit 330 to θ so that the normal direction of the contact surface of the fixing member 331 of the sliding member 336 is L 1 , a spring (not shown) is attached to the heating unit 330 with L 2. annexed direction, guided by a member (not shown), by the heating unit 330 to be pressed against the L 2 direction, it is possible to the pressurizing direction to the L 2. With the above configuration, the applied pressure is set to 600N.

図17中の定着ニップ部N付近の矢印は、定着ニップNにおいて作用する力の向きであり、L方向の力とその分力を示している。トナーの重なり方向に対して斜め方向に加圧することで、トナーに与える面内方向の分力(せん断力)を増やしている。これによってトナーは面内方向に広がり、特に2次色において異なる色のトナーが重なり合う領域が増加し、彩度、色域が増加する。角度θを増すほどトナーに与えるせん断力が増えるので、効果が大きくなる。しかしながら、角度θを大きくし過ぎるとトナーの重なり方向に押し潰す力が不足するので、定着性の低下が起こる。また、装置構成としても高角度の加圧方向を安定して維持するのは困難になる。以上のことを鑑みて、本実施例での定着動作条件の一例としては、軸間方向Lと加圧方向Lの成す角度θ=60°に設定したとき、θ=0°に比べて2次色グリーンの彩度は約8増加した(記録材として光沢紙を用いた場合)。 Arrow near the fixing nip portion N in FIG. 17 is a direction of the force acting in the fixing nip N, which shows the component of force and L 2 direction of the force. By applying pressure obliquely with respect to the toner overlapping direction, the in-plane component force (shearing force) applied to the toner is increased. As a result, the toner spreads in the in-plane direction. In particular, in the secondary color, a region where different color toners overlap increases, and the saturation and color gamut increase. Since the shearing force applied to the toner increases as the angle θ increases, the effect increases. However, if the angle θ is excessively large, the force for crushing in the toner overlapping direction is insufficient, so that the fixability is deteriorated. In addition, it is difficult to stably maintain the high-pressure direction in the apparatus configuration. In view of the above, as an example of the fixing operation condition in this embodiment, when the angle θ = 60 ° formed by the inter-axis direction L 1 and the pressing direction L 2 is set, compared to θ = 0 °. The saturation of the secondary color green increased by about 8 (when glossy paper was used as the recording material).

(画像処理)
このときライン幅は定着ローラ回転方向に10μm程度増加する。したがって本実施例では、一画素内の画像を副走査方向に行なわなければならない。以下に副走査方向の画像を短くする手段について説明する。
(Image processing)
At this time, the line width increases by about 10 μm in the fixing roller rotation direction. Therefore, in this embodiment, an image within one pixel must be performed in the sub-scanning direction. A means for shortening the image in the sub-scanning direction will be described below.

実施例1と同様に、画像処理する例として、主走査方向と副走査方向の解像度が600dpiの4dotラインを用いる(図18(a))。実施例1と異なり、剪断力が副走査方向に作用するため、画像処理をしない場合、本実施例の斜め加圧定着方式を用いて定着すると副走査方向に10μmライン幅が増加する(図18(b))。   Similar to the first embodiment, as an example of image processing, 4 dot lines having a resolution of 600 dpi in the main scanning direction and the sub scanning direction are used (FIG. 18A). Unlike Example 1, since a shearing force acts in the sub-scanning direction, when image processing is not performed, if fixing is performed using the oblique pressure fixing method of this example, the line width increases by 10 μm in the sub-scanning direction (FIG. 18). (B)).

剪断力による副走査方向のラインの延びを防止するため、図19(a)に示すように、4dotラインの一画素についてそれぞれ、副走査方向に15μm短くする。短くする量を5μm増加させている理由は実施例1と同様である。こうした画像処理を行なった状態で本実施例の定着をすれば、図19(b)に示したように定着後の画像として所望の4dotライン幅を得ることができる。   In order to prevent the extension of the line in the sub-scanning direction due to the shearing force, each pixel of the 4 dot line is shortened by 15 μm in the sub-scanning direction as shown in FIG. The reason why the amount to be shortened is increased by 5 μm is the same as in Example 1. If the fixing of the present embodiment is performed in a state where such image processing is performed, a desired 4-dot line width can be obtained as an image after fixing as shown in FIG. 19B.

本実施例において副走査方向に画像を短くする手段は、副走査方向のレーザのスポット径を小さくした。本実施例では副走査方向のレーザスポット径を42μmから27μmに切り替えた。レーザスポット径の切り替えは、画像信号処理回路91内の画像を短く処理する回路(不図示)からスポット径変更手段84にスポット径切り替え信号が入力されることにより、ミラー83の手前に設けたスリット85の径を切り替えることによって行なうことができる。   In this embodiment, the means for shortening the image in the sub-scanning direction reduces the laser spot diameter in the sub-scanning direction. In this example, the laser spot diameter in the sub-scanning direction was switched from 42 μm to 27 μm. The laser spot diameter is switched by a slit provided in front of the mirror 83 when a spot diameter switching signal is inputted to the spot diameter changing means 84 from a circuit (not shown) for processing an image in the image signal processing circuit 91 shortly. This can be done by switching the diameter of 85.

実施例1と同様に、上記画像処理を行なうと同時に、一画素内の画像領域のトナー量をTのままとするので、一画素内の画像領域のトナー載り量M/Sが0.30[mg/cm]から0.46[mg/cm]になる。したがって、トナー間の隙間がある状態から、ほぼトナーが最密に並ぶ状態になる。それ故に、定着時にトナー同士がくっつきあった状態で伸ばされるため、単色の隠蔽率も向上する。トナー層の高さを高くする方法は、実施例と同様であり、現像コントラストを変えることで実現した。 As in the first embodiment, at the same time as the above image processing is performed, the toner amount in the image area in one pixel remains T, so that the applied toner amount M / S in the image area in one pixel is 0.30 [ mg / cm 2 ] to 0.46 [mg / cm 2 ]. Accordingly, the toner is almost densely arranged from the state where there is a gap between the toners. Therefore, since the toner is stretched in a state where the toners are adhered to each other at the time of fixing, the concealment rate of a single color is also improved. The method for increasing the height of the toner layer was the same as in the example, and was realized by changing the development contrast.

Claims (5)

複数色のトナーが積層されたトナー画像を記録材に形成できる画像形成部と、
トナー画像を担持する記録材をニップ部で挟持搬送しつつトナー画像を記録材に定着する定着部と、
を有する画像形成装置において、
前記画像形成部は、記録材上でトナー画像の一画素当りの最大幅が所定方向で一画素の幅より短くなるように記録材に画像形成し、前記定着部は、前記ニップ部で記録材上のトナー画像を前記所定方向に引き伸ばすように圧力を掛ける構造となっていることを特徴とする画像形成装置。
An image forming unit capable of forming a toner image in which a plurality of color toners are laminated on a recording material;
A fixing unit for fixing the toner image to the recording material while nipping and conveying the recording material carrying the toner image at the nip portion;
In an image forming apparatus having
The image forming unit forms an image on the recording material such that the maximum width per pixel of the toner image on the recording material is shorter than the width of one pixel in a predetermined direction, and the fixing unit is configured to record the recording material at the nip portion. An image forming apparatus having a structure in which pressure is applied so as to stretch the upper toner image in the predetermined direction.
前記画像形成部は、回転する感光体と、画像情報に応じた光を出射する光源を有し、前記光源から出射する光で前記感光体を走査し前記感光体に静電潜像を形成する走査部と、前記静電潜像にトナーを供給し現像する現像部と、前記感光体に形成したトナー画像を記録材に転写する転写部と、を有し、前記感光体に形成する静電潜像を前記所定方向に短くすることで、記録材上でトナー画像の一画素当りの最大幅を一画素の幅より短くすることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   The image forming unit includes a rotating photosensitive member and a light source that emits light according to image information, and scans the photosensitive member with light emitted from the light source to form an electrostatic latent image on the photosensitive member. A scanning unit; a developing unit that supplies toner to the electrostatic latent image to develop; and a transfer unit that transfers a toner image formed on the photoconductor to a recording material. 2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the latent image is shortened in the predetermined direction so that the maximum width per pixel of the toner image on the recording material is shorter than the width of one pixel. 前記所定方向は記録材搬送方向と直交する方向であることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the predetermined direction is a direction orthogonal to the recording material conveyance direction. 前記定着部は前記ニップ部を形成する一対の回転体を有し、前記一対の回転体を回転させながら前記一対の回転体の少なくとも一方を記録材搬送方向と直交する方向にスライドさせることによりトナー画像を引き伸ばすことを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。   The fixing unit includes a pair of rotating members that form the nip portion, and the toner is obtained by sliding at least one of the pair of rotating members in a direction perpendicular to the recording material conveyance direction while rotating the pair of rotating members. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the image is stretched. 前記画像形成部は、複数色のトナーを用いて画像を形成する場合、トナーの比重をρ(g/cm)、トナーの重量平均粒径をL(μm)とすると、各色において、記録材上の未定着トナー画像の最大載り量A(mg/cm)を、A<ρπL/(30√3)に設定していることを特徴とする請求項1〜4いずれか一項に記載の画像形成装置。 In the case of forming an image using a plurality of color toners, the image forming unit is configured to record a recording material for each color, assuming that the specific gravity of the toner is ρ (g / cm 3 ) and the weight average particle diameter of the toner is L (μm). The maximum applied amount A (mg / cm 2 ) of the upper unfixed toner image is set to A <ρπL / (30√3), according to any one of claims 1 to 4. Image forming apparatus.
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