(57)【要約】  【課題】  １つのジョブにおいては最後の記録材まで十分な定着性能を確保し、且つ、最後の記録材が通過した後においてはオーバーシュートの発生を抑制する。  【解決手段】  定着装置４５は、ハロゲンランプ７３を内蔵した加熱ロール７０と、この加熱ロール７０に圧接配置される加圧ベルト８０とを備える。１つのジョブにおいて複数の用紙に形成された未定着トナー像を連続的に加熱加圧定着した後、ハロゲンランプ７３への給電を停止し、１つのジョブにおける最後の用紙Ｐを、反転搬送経路を介して再度定着装置４５に供給し、この最後の用紙Ｐによって加熱ロール７０の熱を奪うことで、加熱ロール７０におけるオーバーシュートを抑制する。  【選択図】  図２
2006209009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着画像が形成された記録材を通過させることにより当該記録材に当該未定着画像を定着する定着手段と、
前記定着手段を加熱する加熱手段と、
１つのジョブにおける最後の記録材が前記定着手段を通過した後に、当該定着手段にさらに未定着画像を担持しない記録材を通過させる制御手段と
を含む定着装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記最後の記録材が前記定着手段を通過した後であって当該定着手段に前記未定着画像を担持しない記録材を通過させる前に、前記加熱手段による加熱を低減または停止させることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記未定着画像を担持しない記録材として前記定着手段を通過した前記最後の記録材を再度当該定着手段に供給することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
１つのジョブにおいて複数の記録材に形成された未定着画像を連続的に加熱定着する加熱定着手段と、
前記１つのジョブが終了した後であって次のジョブが開始されるまでの間に、前記加熱定着手段に当該１つのジョブおよび当該次のジョブとは別個に記録材を供給する記録材供給手段と
を含む定着装置。
【請求項５】
前記加熱定着手段は、加熱するための加熱源を備えており、前記１つのジョブが終了した後であって前記次のジョブが開始されるまでの間、当該加熱源による加熱が低減または停止されることを特徴とする請求項４記載の定着装置。
【請求項６】
前記記録材供給手段により供給される前記別個の記録材は、前記１つのジョブにおける最後の記録材であることを特徴とする請求項４記載の定着装置。
【請求項７】
回転可能に配設される第１の定着部材と、
前記第１の定着部材を加熱する加熱源と、
前記第１の定着部材に回動可能に圧接配置され、当該第１の定着部材との間に形成される定着ニップ領域に未定着画像を担持した記録材が挿通される第２の定着部材と、
１つのジョブにおける最後の記録材が前記定着ニップ領域を通過した後に、当該定着ニップ領域にさらに前記第１の定着部材を冷却するための記録材を通過させる制御部と
を含む定着装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記最後の記録材が前記定着ニップ領域を通過した後であって当該定着ニップ領域に前記冷却するための記録材を通過させる前から、当該冷却するための記録材が当該定着ニップ領域を通過した後に前記第１の定着部材および前記第２の定着部材が回転を停止するまで、前記加熱源による加熱を低減または停止させることを特徴とする請求項７記載の定着装置。
【請求項９】
前記加熱源は前記第１の定着部材に内蔵され、且つ、当該第１の定着部材は当該加熱源からの熱を蓄える蓄熱部を有していることを特徴とする請求項７記載の定着装置。
【請求項１０】
像担持体に担持されたトナー像を記録材に転写する転写手段と、
加熱源を有し、前記記録材に転写された前記トナー像を加熱定着する定着手段と、
前記定着手段により前記トナー像が定着された前記記録材を表裏反転して前記転写手段に向けて搬送する反転搬送手段と、
１つのジョブにおける最後の記録材が前記定着手段を通過した後に、当該最後の記録材を前記反転搬送手段によってふたたび当該定着手段に供給する制御手段と
を含む画像形成装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記最後の記録材が前記定着手段を通過した後であって前記反転搬送手段により当該定着手段に当該最後の記録材を供給する前に、前記加熱源による加熱を低減または停止させることを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記反転搬送手段によって前記最後の記録材を前記定着手段に供給した後に、当該定着手段を通過した当該最後の記録材を当該反転搬送手段によってみたび当該定着手段に供給することを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート上に形成された未定着画像を定着する定着装置および定着装置を備えた画像形成装置に係り、より詳しくは、加熱によって未定着画像を定着する定着装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、感光体ドラム等に形成したトナー像を直接あるいは間接的に用紙上に転写し、用紙上に転写された未定着トナー像を加熱・加圧定着することにより用紙上に永久像を形成する。ここで、用紙上の未定着トナー像を加熱・加圧定着する定着装置としては、例えば内部にハロゲンランプ等の加熱源を具備した加熱部材(例えば加熱ロール)と、この加熱ロールに圧接配置される加圧部材(例えば加圧ロールや加圧ベルト)とを備えたものが広く用いられている。この定着装置では、加熱部材と加圧部材とのニップ部に用紙を通過させ、加熱部材からの熱と加熱部材および加圧部材による圧力とにより、未定着トナー像を用紙に定着させている。
【０００３】
このような定着装置において、加熱源は、加熱部材の表面温度が所望とする温度となるように制御されている。そして、少なくとも１ジョブ中の最終用紙が定着装置のニップ部を通過するまでは、加熱部材の表面温度が所定の定着温度を維持していることが要求される。そこで、一般には、最終用紙が定着装置のニップ部を通過するまで加熱源による加熱を行い、最終用紙がニップ部を通過した後に加熱源による加熱を停止する制御が行われている。
【０００４】
ところで、上述した定着装置では、最終用紙がニップ部を通過した後に加熱源による加熱を停止した場合であっても、加熱部材内部には加熱時に蓄えられた熱が残っている。加熱部材内部に蓄積された熱は、最終用紙がニップ部を通過した後に加熱部材の表面に出てくるため、最終用紙通過後の加熱部材の表面温度が急激に上昇する現象(オーバーシュート)が発生してしまう。このようなオーバーシュートが発生した状態で、次ジョブの最初の用紙が定着装置のニップ部に突入すると、例えば用紙上の未定着トナー像が用紙から剥がれて加熱部材側に転移するオフセット等の画質欠陥を生じさせてしまうことになる。
そこで、このようなオーバーシュートの発生を防止するため、例えば定着装置のニップ部を最終用紙が通過する前に、加熱源としてのヒータへの通電を停止する技術が提案されている(特許文献１、特許文献２参照。)。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−７６１８９号公報(第８−１１頁、図５)
【特許文献２】特開２００３−１０７９５７号公報(第８頁、図４)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、画像形成装置で使用される用紙の種類、すなわち用紙の大きさや紙質等は多種多様である。そして、例えば用紙のサイズや紙質(例えば坪量)等によって、ニップ部を通過する際に加熱部材から奪う熱の量も異なる。
しかしながら、上記特許文献１,２では、用紙の種類については何ら考慮されておらず、また、仮に用紙の種類を考慮しようとする場合には、用紙の種類に応じて加熱源への通電停止タイミングをきめ細かく制御する必要があり、通電制御が複雑化してしまう。また、定着装置の構成によっては、最終用紙通過前にヒータへの通電を停止するだけでは、オーバーシュートを防止できない場合も生じる。
【０００７】
また、従来技術として、最終用紙がニップ部を通過した後に加熱部材および加圧部材を空回転させ、定着装置周辺の雰囲気により加熱部材から熱を奪うことも行われている。但し、この場合には、加熱部材の温度低下が緩慢であるため、オーバーシュートした加熱部材の温度を下げるためにはある程度の時間を必要とし、次ジョブの最初の用紙が影響を受けてしまう。
【０００８】
本発明は、かかる技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、１つのジョブにおいては最後の記録材まで十分な定着性能を確保し、且つ、最後の記録材が通過した後においてはオーバーシュートの発生を抑制可能な定着装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的のもと、本発明が適用される定着装置は、未定着画像が形成された記録材を通過させることにより記録材に未定着画像を定着手段で定着し、定着手段を加熱手段で加熱し、制御手段が、１つのジョブにおける最後の記録材が定着手段を通過した後に、定着手段にさらに未定着画像を担持しない記録材を通過させる。
ここで、制御手段は、最後の記録材が定着手段を通過した後であって定着手段に未定着画像を担持しない記録材を通過させる前に、加熱手段による加熱を低減または停止させることを特徴とすることができる。また、制御手段は、未定着画像を担持しない記録材として定着手段を通過した最後の記録材を再度定着手段に供給することを特徴とすることができる。
【００１０】
また、他の観点から捉えると、本発明が適用される定着装置は、１つのジョブにおいて複数の記録材に形成された未定着画像を連続的に加熱定着手段で加熱定着し、１つのジョブが終了した後であって次のジョブが開始されるまでの間に、加熱定着手段に１つのジョブおよび次のジョブとは別個に記録材を記録材供給手段にて供給する。
ここで、加熱定着手段は、加熱するための加熱源を備えており、１つのジョブが終了した後であって次のジョブが開始されるまでの間、加熱源による加熱が低減または停止されることを特徴とすることができる。また、記録材供給手段により供給される別個の記録材は、１つのジョブにおける最後の記録材であることを特徴とすることができる。
【００１１】
さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用される定着装置は、回転可能に配設される第１の定着部材と、第１の定着部材を加熱する加熱源と、第１の定着部材に回動可能に圧接配置され、第１の定着部材との間に形成される定着ニップ領域に未定着画像を担持した記録材が挿通される第２の定着部材と、１つのジョブにおける最後の記録材が定着ニップ領域を通過した後に、定着ニップ領域にさらに第１の定着部材を冷却するための記録材を通過させる制御部とを含んでいる。
ここで、制御部は、最後の記録材が定着ニップ領域を通過した後であって定着ニップ領域に冷却するための記録材を通過させる前から、冷却するための記録材が定着ニップ領域を通過した後に第１の定着部材および第２の定着部材が回転を停止するまで、加熱源による加熱を低減または停止させることを特徴とすることができる。また、加熱源は第１の定着部材に内蔵され、且つ、第１の定着部材は加熱源からの熱を蓄える蓄熱部を有していることを特徴とすることができる。
【００１２】
さらにまた、他の観点から捉えると、本発明が適用される画像形成装置は、像担持体に担持されたトナー像を記録材に転写手段で転写し、加熱源を有する定着手段にて記録材に転写されたトナー像を加熱定着し、定着手段によりトナー像が定着された記録材を表裏反転して転写手段に向けて反転搬送手段で搬送し、制御手段が、１つのジョブにおける最後の記録材が定着手段を通過した後に、最後の記録材を反転搬送手段によってふたたび定着手段に供給する。
ここで、制御手段は、最後の記録材が定着手段を通過した後であって反転搬送手段により定着手段に最後の記録材を供給する前に、加熱源による加熱を低減または停止させることを特徴とすることができる。また、制御手段は、反転搬送手段によって最後の記録材を定着手段に供給した後に、定着手段を通過した最後の記録材を反転搬送手段によってみたび定着手段に供給することを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、例えば１つのジョブが終了後、さらに未定着画像を担持しない記録材を定着手段に供給することで、定着手段の熱を奪うようにしたので、１つのジョブにおいては最後の記録材まで十分な定着性能を確保し、且つ、最後の記録材が通過した後においてはオーバーシュートの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態という)について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した図である。図１に示す画像形成装置は、所謂タンデム型、所謂中間転写型の画像形成装置であって、電子写真方式にて各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)、各画像形成ユニット１０にて形成された各色成分トナー像を順次転写(一次転写)して保持させる中間転写ベルト１５、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録材である用紙Ｐに一括転写(二次転写)させる二次転写部２０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置４５を備えている。また、この画像形成装置は、各装置(各部)の動作を制御する制御部４０およびユーザによる操作指示を行うためのユーザインタフェース(ＵＩ)４１を有している。
【００１５】
本実施の形態において、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ)は、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１、この感光体ドラム１１を所定の電位に帯電する帯電器１２を備えている。また、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ)は、帯電された感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３(図中露光ビームを符号Ｂｍで示す)、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４を備えている。さらに、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ)は、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６、転写後の感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１７を備えている。これらの画像形成ユニット１０は、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー(Ｙ色)、マゼンタ(Ｍ色)、シアン(Ｃ色)、黒(Ｋ色)の順に、略直線状に配置されている。
【００１６】
像担持体としての中間転写ベルト１５は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたものが用いられ、その体積抵抗率が１０6〜１０14Ω・ｃｍとなるように形成されており、その厚みは例えば０.１ｍｍ程度のフィルム状の無端ベルトで構成されている。中間転写ベルト１５は、各種ロールによって張架され、図に示すＢ方向に所定の速度で循環駆動(回動)されている。この各種ロールとして、定速性に優れたモータ(図示せず)により駆動されて中間転写ベルト１５を循環駆動させる駆動ロール３１、各感光体ドラム１１の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト１５を支持する支持ロール３２を備えている。また、各種ロールとして、中間転写ベルト１５に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト１５の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール３３、二次転写部２０に設けられるバックアップロール２５、中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に対向して設けられるクリーニングバックアップロール３４を有している。
【００１７】
各感光体ドラム１１に対向し、略直線状に延びる中間転写ベルト１５の内側に設けられる各一次転写ロール１６には、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上にトナー像が転写されるようになっている。
【００１８】
転写手段としての二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像担持面側に配置される二次転写搬送ベルト２１と、バックアップロール２５等とによって構成される。バックアップロール２５は、表面にカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲのブレンドゴムのチューブ、内部はＥＰＤＭゴムからなり、その表面抵抗率が７〜１０logΩ／□でロール径が２８ｍｍとなるように形成され、硬度は例えば７０°(アスカーＣ)に設定される。このバックアップロール２５は、中間転写ベルト１５の裏面側に配置されて二次転写搬送ベルト２１の対向電極をなし、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール２６が当接配置されている。
【００１９】
一方、二次転写搬送ベルト２１は、駆動ロール２２とアイドルロール２３とによって張架された、例えば体積抵抗率が１０６〜１０１０Ωｃｍの半導電性の無端ベルトである。この二次転写搬送ベルト２１は、駆動ロール２２によって駆動され、アイドルロール２３によって所定のテンションが与えられている。駆動ロール２２は、二次転写搬送ベルト２１および中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置され、二次転写搬送ベルト２１上に搬送される用紙Ｐに二次転写を行う二次転写ロールとして機能している。そして、給電ロール２６には、所定の二次転写バイアスを印加するための二次転写バイアス電源２７が接続され、駆動ロール２２は接地されている。
【００２０】
また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、中間転写ベルト１５を挟んでクリーニングバックアップロール３４に対向して配置され、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングするベルトクリーナ３５が設けられている。一方、イエローの画像形成ユニット１０Ｙの上流側には、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ)における画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ(ホームポジションセンサ)４２が配置され、また、黒の画像形成ユニット１０Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３が配設されている。この基準センサ４２は、中間転写ベルト１５の裏側に設けられた所定のマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部４０からの指示により、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ)は画像形成を開始するように構成されている。
【００２１】
更に、本実施の形態では、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する用紙トレイ５０、この用紙トレイ５０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送経路５５に搬送するピックアップロール５１、ピックアップロール５１にて繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｐを二次転写部２０へと送り込む搬送シュート５３、二次転写搬送ベルト２１によって二次転写された後に搬送される用紙Ｐを定着装置４５へと搬送する搬送ベルト５４を備えている。
【００２２】
そして、本実施の形態では、両面モード選択時に、定着装置４５で片面定着済みの用紙Ｐを反転させて再度二次転写部２０へと戻す反転搬送手段としての用紙反転搬送機構６０が設けられている。この用紙反転搬送機構６０は、定着装置４５からの排出経路５６に対して下方に分岐する分岐経路６１を設け、この分岐経路６１にはさらに右側方に向かって反転経路６２を延設すると共に、この反転経路６２から湾曲形成されて用紙トレイ５０からの搬送経路５５へと戻る戻し経路６３を連通接続したものである。そして、これらの経路には必要に応じて適宜数の搬送ロール６４が設けられている。また、定着装置４５の出口側には、定着後の用紙Ｐの搬送方向を排出経路５６または分岐経路６１に切り替える第１のゲート６５が設けられ、分岐経路６１と戻し経路６３との分岐点には反転前後の用紙Ｐの搬送方向を切り替える第２のゲート６６が設けられている。さらに、反転経路６２には、正逆回転可能に配設されるスイッチバックロール６７が取り付けられている。
また、上述したピックアップロール５１、搬送ロール５２、二次転写搬送ベルト２１(駆動ロール２２)、搬送ベルト５４、および用紙反転搬送機構６０を構成する搬送ロール６４、スイッチバックロール６７、第１のゲート６５および第２のゲート６６を駆動する用紙搬送系駆動機構６８が設けられている。
【００２３】
次に、定着手段あるいは加熱定着手段としての定着装置４５について詳細に説明する。図２は、定着装置４５の要部を示す図である。定着装置４５は、回転可能な加熱ロール７０と、この加熱ロール７０に圧接し且つ加熱ロール７０と共に転動する加圧ベルト８０とを備えている。
第１の定着部材としての加熱ロール７０は、熱伝導性のよい金属製円筒コア７１の外周面にシリコンゴムからなる弾性層７２を被覆し、この弾性層７２の被覆面を鏡面状態近くに仕上げたものであり、その内部には加熱手段あるいは加熱源としてのハロゲンランプ７３が内蔵配置されている。なお、ハロゲンランプ７３は、加熱ロール７０に内蔵されるタイプだけでなく、加熱ロール７０の外周面に接触配置されるものでもよい。また、ハロゲンランプ７３以外の加熱源を用いてもよい。また、本実施の形態では、上述した金属製円筒コア７１および弾性層７２によって、蓄熱部が形成されている。
また、加熱ロール７０は、加熱ロール駆動モータ７４によって回転駆動されるようになっている。そして、加熱ロール７０の表面には、温度センサ７５が接触配置されている。このような接触型の温度センサ７５としては、サーミスタを使用したソフトタッチセンサを使用することができる。なお、温度センサ７５として、加熱ロール７０から所定距離だけ離間した位置に配設される非接触型センサを用いることもできる。
さらに、定着装置４５の定着ニップ領域Ｎよりも用紙搬送方向下流側には、定着装置４５から排出された用紙Ｐを検知する用紙検知センサ７６が取り付けられている。なお、この用紙検知センサ７６は、図１に示す第１のゲート６５よりも、用紙搬送方向上流側に取り付けられている。
【００２４】
一方、第２の定着部材としての加圧ベルト８０は、耐熱性ポリイミドからなる基層(図示せず)の上部(加熱ロール７０と対向する側)に、パーフロロアルコキシ(ＰＦＡ)樹脂からなる表面離型層(図示せず)を形成すると共に、基層の下部(加熱ロール７０と対向しない側)に、アルミニウムからなる熱伝導層(図示せず)およびＰＦＡ樹脂からなる低摩擦層(図示せず)を形成したものである。なお、表面離型層および低摩擦層についてはパーテトラフロロエチレン(ＰＴＦＥ)樹脂を用いてもよく、熱伝導層については銅などであってもよい。
【００２５】
また、加圧ベルト８０の支持構造は、張架ロールなどを持たず、加熱ロール７０に対向する加圧ベルト８０の内側にシリコンゴム等の耐熱性弾性体からなる第１の加圧パッド８１および第２の加圧パッド８７を配設し、これら第１の加圧パッド８１および第２の加圧パッド８７にて加圧ベルト８０を加熱ロール７０に押圧することで、両者間に定着ニップ領域Ｎを形成するようになっている。そして、この定着ニップ領域ＮにトナーＴが転写された用紙Ｐを通過させることにより、未定着画像としてのトナーＴを加熱・加圧定着するようになっている。
【００２６】
第１の加圧パッド８１は、加熱ロール７０との間に形成される定着ニップ領域Ｎに対し略等しい加圧状態となるテーパ状頂面を有している。この第１の加圧パッド８１は、断面凹字状の保持部材８２に嵌合するように配設されている。また、保持部材８２は、第１の加圧パッド８１を加熱ロール７０に向けて付勢するばね８３を介してその下部に設けられた支持部材８４にて支持されている。この支持部材８４は、断面略Ｕ字状の支持枠８５に取り付けられる。また、第２の加圧パッド８７も支持枠８５に取り付けられる。さらに、支持枠８５の外側には、断面略円弧状のベルト走行ガイド８６が取り付けられている。
なお、加圧ベルト８０は、加熱ロール７０の回転動作に伴って従動回転するようになっており、加圧ベルト８０を独立して回転させる機構は特に設けられていない。
【００２７】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図示しない画像読取装置(ＩＩＴ)や図示しないパーソナルコンピュータ(ＰＣ)等から出力される画像データは、図１に示すような画像形成装置に入力される。画像形成装置では、図示しない画像処理装置(ＩＰＳ)にて所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット１０等によって作像作業が実行される。画像処理装置(ＩＰＳ)では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１３に出力される。
【００２８】
レーザ露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射している。画像形成ユニット１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの感光体ドラム１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光器１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋにて、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色のトナー像として現像される。
【００２９】
画像形成ユニット１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋの感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが当接する一次転写部にて、中間転写ベルト１５上に転写される。より具体的には、一次転写部において、一次転写ロール１６にて中間転写ベルト１５の基材に対しトナーの帯電極性と逆極性の電圧を付加され、未定着トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせられて一次転写が行われる。このようにして一次転写された未定着トナー像は、中間転写ベルト１５の回転に伴って二次転写部２０に搬送される。
【００３０】
一方、用紙搬送系では、画像形成のタイミングに合わせてピックアップロール５１が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送経路５５を搬送され、搬送シュート５３を経て二次転写部２０に到達する。この二次転写部２０に到達する前に、用紙Ｐは一旦停止され、前述のようにしてトナー像が担持された中間転写ベルト１５の移動タイミングに合わせてレジストロール(図示せず)が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。
【００３１】
二次転写部２０では、半導電性の二次転写搬送ベルト２１および中間転写ベルト１５を介して、駆動ロール２２がバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５と二次転写搬送ベルト２１との間に挟み込まれる。このとき、給電ロール２６にトナーの帯電極性と同極性の電圧が印加されると、二次転写搬送ベルト２１を対向電極として転写電界が形成され、中間転写ベルト１５上に担持された未定着トナー像は、駆動ロール２２とバックアップロール２５とによって押圧される二次転写位置にて、用紙Ｐに静電転写される。
【００３２】
その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、二次転写搬送ベルト２１によって中間転写ベルト１５から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写搬送ベルト２１の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５４を介して定着装置４５まで搬送される。定着装置４５に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像(トナーＴ)は、定着装置４５の定着ニップ領域Ｎにおいて熱および圧力で定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着され、定着画像が形成された用紙Ｐが第１のゲート６５によって排出経路５６側へ向けられ、用紙Ｐは排出ロール(図示せず)によって装置の外部に設けられた排紙トレイ(図示せず)に排出される。一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト１５上に残った残留トナーは、中間転写ベルト１５の回動に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニングバックアップロール３４およびベルトクリーナ３５によって中間転写ベルト１５上から除去される。
【００３３】
また、用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着装置４５を通過した用紙Ｐの先端が第１のゲート６５によって分岐経路６１に進入し、分岐経路６１を搬送された後に第２のゲート６６によって反転経路６２に進入する。反転経路６２において、用紙Ｐはスイッチバックロール６７によって一旦奥側に向けて搬送された後、用紙Ｐの後端が第２のゲート６６を抜けた直後のタイミングで一旦停止し、その後所定のタイミングでスイッチバックロール６７を逆回転させることにより今度は逆方向に向けて搬送される。その際、用紙Ｐは第２のゲート６６によって戻し経路６３に進入し、搬送経路５５へと戻される。このとき、用紙Ｐは最初に搬送経路５５にあったときとは異なり、表裏が反転された状態となっている。そして、上述したプロセスによって今度は用紙Ｐの裏面に未定着トナー像が静電転写され、定着装置４５によって定着された後、排出経路５６を介して排紙トレイ(図示せず)に排出される。
【００３４】
このように、本実施の形態に係る画像形成装置では、用紙Ｐの片面に画像を形成する場合は、排紙トレイ上において画像形成面(表面)側が上を向くように積層される。一方、用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、排紙トレイ上において表面(第１面)側が下を向くように積層されることになる。
【００３５】
次に、この画像形成装置の特徴点である定着装置４５におけるオーバーシュートの抑制手法について詳細に説明する。本実施の形態では、１ジョブにおける最終用紙(定着すべき用紙)が定着装置４５を通過した後に、定着装置４５の加熱ロール７０に設けられたハロゲンランプ７３への給電(ハロゲンランプ７３による加熱)を停止させる。そして、ハロゲンランプ７３への給電を停止した後に、定着装置４５の定着ニップ領域Ｎに、必要に応じてさらに用紙Ｐを通過させることで、加熱ロール７０表面から熱を奪い、オーバーシュートの発生を抑えている。
【００３６】
図３は、制御手段あるいは記録材供給手段としての制御部４０を説明するブロック図である。なお、制御部４０は、本実施の形態に係る画像形成装置全体の制御を行っているが、図４には、オーバーシュートの抑制に関連する機能ブロックのみを示している。
制御部４０のＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭ１０３との間で適宜データのやりとりを行いながら処理を実行する。また、この制御部４０には、入出力インタフェース１０４を介して、ＵＩ４１からのジョブ開始指示情報、画像形成モード(片面モード、両面モード)情報および１ジョブにおけるプリント枚数情報が入力される。また、制御部４０には、入出力インタフェース１０４を介して、加熱ロール７０(図２参照)に設けられた温度センサ７５からの温度情報、用紙検知センサ７６からの用紙検知情報が入力される。さらに、制御部４０は、入出力インタフェース１０４を介して、用紙搬送系駆動機構６８による各種ロールおよびゲートの駆動、ハロゲンランプ７３への給電、加熱ロール駆動モータ７４による加熱ロール７０の駆動を制御している。
【００３７】
次に、図４に示すフローチャートを参照しながら、定着装置４５におけるオーバーシュートの抑制プロセスについて説明する。なお、本実施の形態では、画像形成動作(ジョブ)が行われていない期間(スタンバイ期間)においても、ハロゲンランプ７３に対する給電制御が行われている。具体的には、温度センサ７５による測定温度が、実際の定着動作における設定温度(定着温度：本実施の形態では１８５℃とする)よりも若干低い温度となるように、ハロゲンランプ７３への給電が制御されている。
【００３８】
まず、ＵＩ４１よりジョブの開始指示を受け付けたか否かが判断される(ステップ１０１)。ここで、ジョブの開始指示がないときには、ステップ１０１に戻ってジョブの開始指示を待つ。一方、ジョブの開始指示があったときには、次に、ハロゲンランプ７３に対する給電が開始される(ステップ１０２)。なお、本実施の形態では、加熱ロール７０の回転速度(定着速度に対応)が用紙種に関係なく一定に設定されている。このため、例えば用紙Ｐとして厚紙を使う場合と薄紙を使う場合とでは定着温度の設定値が異なる。具体的には、用紙Ｐが厚紙である場合の定着温度の方がより高温に設定されており、用紙種に応じてハロゲンランプ７３への給電量が制御される。
【００３９】
そして、ＵＩ４１より受け付けた１ジョブあたりのプリント枚数が１５枚以上であるか否かが判断される(ステップ１０３)。なお、本実施の形態において、プリント枚数とは、画像形成プロセスによって用紙Ｐにプリントされる面数をいう。したがって、例えば両面モードが選択される場合においては、１枚の用紙Ｐの２面(表面、裏面)に対して画像を形成することになるから、１枚の用紙Ｐにおけるプリント枚数は２枚となる。そして、プリント枚数が１５枚以上である場合には、ジョブの最後の用紙Ｐが定着装置４５を通過した後、再度定着装置４５に再送する最終用紙再送モードが選択される。一方、プリント枚数が１５枚未満である場合には、ジョブの最後の用紙Ｐが定着装置４５を通過した後、そのまま出力する最終用紙非再送モードが選択される。
【００４０】
次に、図５に示すタイミングチャートを参照しながら、上述した最終用紙再送モードおよび最終用紙非再送モードについて詳細に説明する。
図５(ａ)は片面モードでプリント枚数が２０枚の場合におけるタイミングチャートを示している。この例では、プリント枚数が１５枚以上であることから、最終用紙再送モードが選択される。
時刻ｔ０においてジョブが開始されると、これと同時にハロゲンランプ７３への給電が開始される。また、同時に加熱ロール駆動モータ７４の駆動が開始され、加熱ロール７０および加圧ベルト８０が回転を開始する。そして、１枚目の用紙Ｐに対する画像形成が行われ、未定着トナー像を担持した用紙Ｐが定着装置４５を通過することによって加熱・加圧定着される。このとき、用紙搬送系駆動機構６８により、第１のゲート６５は、用紙Ｐを排出経路５６側に向けて搬送する側に設定されており、定着装置４５を通過した定着後の用紙Ｐは、図示しない排紙トレイに排出される。なお、定着装置４５を通過した用紙Ｐは、用紙検知センサ７６によってその存在が検知される。以降、２枚目〜１９枚目(最終用紙の直前)の用紙Ｐに対しては、同様のプロセスによって画像形成および定着がなされ、図示しない排紙トレイへと排出される。
【００４１】
その後、このジョブの最後の用紙である２０枚目の用紙Ｐに対する画像形成が行われ、未定着トナー像を担持した用紙Ｐが定着装置４５を通過することによって加熱・加圧定着が行われる。そして、２０枚目の用紙Ｐの搬送方向先端が用紙検知センサ７６にて検知されたタイミングで、用紙搬送系駆動機構６８により、第１のゲート６５が、用紙Ｐを分岐経路６１側に搬送する側に設定される。そして、２０枚目の用紙Ｐは分岐経路６１、反転経路６２を介して戻し経路６３から搬送系路５５へと戻される。なお、２０枚目の用紙Ｐの搬送方向後端の通過が用紙検知センサ７６にて検知されたタイミングにおいて、ハロゲンランプ７３への給電が停止される。
【００４２】
そして、反転搬送された２０枚目の用紙Ｐ、つまり、既にトナー像定着済みの用紙Ｐ(未定着画像を担持しない記録材)は二次転写部２０を通過して再度定着装置４５を通過する。このとき、ハロゲンランプ７３への給電は停止されているが、金属製円筒コア７１や弾性層７２に蓄積されていた熱が加熱ロール７０の表面に伝わり、加熱ロール７０の表面温度は上昇している。そこで、２０枚目の用紙Ｐを反転搬送して定着装置４５を再度通過させることで、この熱を２０枚目の用紙Ｐにより奪わせることができ、加熱ロール７０のオーバーシュートの発生を抑えることができる。したがって、反転搬送されてきた２０枚目の用紙Ｐは、第１の定着部材としての加熱ロール７０を冷却するための記録材として機能していることになる。
【００４３】
また、反転搬送を行うことにより、２０枚の用紙Ｐは、画像面が下になっており、既に排紙トレイに排出されている他の用紙(１〜１９枚目の用紙Ｐは画像面が上になっている)とは異なる状態となっている。このとき、用紙搬送系駆動機構６８により、第１のゲート６５が、依然として用紙Ｐを分岐経路６１側に搬送する側に設定されている。これにより、２０枚目の用紙Ｐは分岐経路６１、反転経路６２を介して戻し経路６３から搬送系路５５へと再度戻される。そして、再度反転搬送された２０枚目の用紙Ｐは二次転写部２０を通過して再度定着装置４５を通過する。そして、２０枚目の用紙Ｐの搬送方向先端が用紙検知センサ７６にて検知されたタイミングで、用紙搬送系駆動機構６８により、第１のゲート６５が、用紙Ｐを排出経路５６側に搬送する側に設定される。これにより、二度反転搬送された２０枚目の用紙Ｐは、画像面が上となった状態(他の１〜１９枚目の用紙Ｐと同じ状態)で、排紙トレイに排出されることとなる。また、２０枚目の用紙Ｐの搬送方向後端の通過が用紙検知センサ７６にて検知されたタイミングで、加熱ロール駆動モータ７４の駆動が停止され、加熱ロール７０および加圧ベルト８０が回転を停止し、一連のプロセスが終了する。
なお、最後の用紙である２０枚目の用紙Ｐが反転搬送される間、二次転写部２０では、転写バイアスを印加しないように設定されている。また、ここでは、片面モードを例に説明を行ったが、両面モードにおいても、同様の制御を行うことにより、加熱ロール７０のオーバーシュートを抑制することが可能である。
【００４４】
一方、図５(ｂ)は、片面モードでプリント枚数が１０枚の場合におけるタイミングチャートを示している。この例ではプリント枚数が１５枚未満であることから、最終用紙非再送モードが選択される。
時刻ｔ０においてジョブが開始されると、これと同時にハロゲンランプ７３への給電が開始される。また、同時に加熱ロール駆動モータ７４の駆動が開始され、加熱ロール７０および加圧ベルト８０が回転を開始する。そして、１枚目の用紙Ｐに対する画像形成が行われ、未定着トナー像を担持した用紙Ｐが定着装置４５を通過することによって加熱・加圧定着される。このとき、用紙搬送系駆動機構６８により、第１のゲート６５は、用紙Ｐを排出経路５６側に向けて搬送する側に設定されており、定着装置４５を通過した定着後の用紙Ｐは、図示しない排紙トレイに排出される。なお、定着装置４５を通過した用紙Ｐは、用紙検知センサ７６によってその存在が検知される。以降、２枚目〜１０枚目(最終用紙)の用紙Ｐに対して、同様のプロセスによって画像形成および定着がなされ、図示しない排紙トレイへと排出される。
そして、１０枚目の用紙Ｐの搬送方向後端が用紙検知センサ７６にて検知されたタイミングでハロゲンランプ７３への給電が停止され、加熱ロール駆動モータ７４の駆動が停止され、加熱ロール７０および加圧ベルト８０が回転を停止し、一連のプロセスが終了する。
【００４５】
ジョブあたりのプリント枚数が少ない場合は、ジョブ中のハロゲンランプ７３への給電時間がジョブあたりのプリント枚数が多い場合に比べて短くなるため、金属製円筒コア７１や弾性層７２への蓄熱量は少なくなり、オーバーシュートが生じる危険性は低くなる。そこで、本実施の形態では、ジョブあたりのプリント枚数が少ない場合(本実施の形態では１５枚未満)の場合には最終用紙の再送を行わないことにより、次ジョブ開始までの待ち時間を短くし、生産効率のアップを図っている。
【００４６】
次に、本発明者が行った実験およびその結果について説明する。本発明者は、図１に示す画像形成装置を用い、最終用紙再送の有無と定着装置４５におけるオーバーシュートの発生の程度について比較実験を行った。
実験では、Ａ３サイズの用紙２０枚に対して画像形成を行い、最終用紙である２０枚目の用紙Ｐが定着装置４５を通過するまでハロゲンランプ７３への給電を行い、通過直後に給電を停止した。そして、定着装置４５における加熱ロール７０の設定温度を１８５℃とし、定着装置４５に設けられた温度センサ７５による温度測定結果(以下、定着温度と呼ぶ)をモニタした。
【００４７】
図６は、定着装置４５にて定着がなされた２０枚目の用紙Ｐ(最後の用紙)をそのまま排出させた場合における温度変化を示している。図６に示すように、ハロゲンランプ７３への給電が開始された時点では、まだ用紙Ｐが通過していないために、一時的に定着温度が上昇していることが理解される。また、用紙Ｐが通過する毎に用紙Ｐに熱を奪われるために、定着温度が鋸歯状に変化していることも判る。そして、２０枚目の用紙Ｐが定着装置４５から排出された時点で、ハロゲンランプ７３への給電が停止されているのにもかかわらず、加熱ロール７０の表面が急激に温度上昇し、２００℃を超えるほどのオーバーシュートが発生していることが理解される。
【００４８】
一般に、カラー画像を形成するために用いられるトナーは、融点の低いものが多く、また、良好な画質を得るために要求される定着温度の許容範囲は狭い。定着装置４５において、このようなオーバーシュートが発生すると、次のジョブにおいて、用紙Ｐ上のトナーが剥がれて加熱ロール７０側に転移するオフセット現象が発生してしまう。また、このようなオフセット現象の発生を防止するためには、定着温度がある程度に下がるまでは画像形成を開始することができなくなるため、生産効率の低下を招いてしまう。
【００４９】
これに対し、図７は、定着装置４５にて定着がなされた２０枚目の用紙Ｐを再度定着装置４５を通過させた場合における温度変化を示している。なお、この例では、実験であることから、最終用紙である２０枚目の用紙Ｐを、上述した実施の形態とは異なり、一度だけ反転搬送している。この例においても、２０枚目の用紙Ｐが定着装置４５から排出された時点で、ハロゲンランプ７３への給電が停止されているのにもかかわらず、加熱ロール７０の表面が急激に温度上昇し始めることが理解される。但し、この例では、２０枚目の用紙Ｐを反転搬送し、再度定着装置４５を通過させていることから、その際に、２０枚目の用紙Ｐによって熱が奪われ、温度低下を来していることが判る。その結果、温度上昇の程度は、上述した図６に示す例とは異なり、１９０℃をわずかに超える程度で済んでいることが理解される。具体的には、図６に示す例よりも約８℃の温度低下を得ることができた。したがって、本実施の形態のように、さらにもう一度用紙Ｐを反転搬送して定着装置４５を通過させれば、さらに温度上昇の程度の緩やかなものとすることが可能になることは容易に推測できる。
なお、この例では、トナー像が定着された２０枚目の用紙Ｐを反転搬送し、再度定着装置４５を通過させているが、用紙Ｐに既に定着されたトナー像は、加熱ロール７０の熱によりダメージを受けないことが確認されている。
【００５０】
このように、本実施の形態では、ジョブにおける最後の用紙Ｐが定着装置４５を通過した後に、ハロゲンランプ７３への給電を停止させるようにし、また、ジョブにおける最後の用紙Ｐを定着後に反転搬送し、再度定着装置４５を通過させるようにした。これにより、ジョブにおける最後の用紙Ｐまで十分な熱を供給できると共に、反転搬送される最後の用紙Ｐが熱を奪い、加熱ロール７０の表面温度を低下させることで、加熱ロール７０におけるオーバーシュートの発生を抑えることができる。
【００５１】
また、本実施の形態では、両面画像形成に用いられる用紙反転搬送機構６０を用いて最後の用紙Ｐの反転搬送を行うようにした。したがって、用紙反転搬送機構６０を備えた画像形成装置では、他に新たな部品を追加する必要がなく、制御用のソフトウェアを変更するだけでよいため、低コストで導入できるという利点もある。そして、本実施の形態では、ジョブにおける最後の用紙Ｐを反転搬送して加熱ロール７０から熱を奪った後、さらにもう一度最後の用紙Ｐを反転搬送してから排出するようにした。これにより、さらに加熱ロール７０の温度を低下させることができると共に、同一ジョブにおける他の用紙との表裏関係を揃えることができる。
さらに、本実施の形態では、定着装置４５においてオーバーシュートの発生する可能性が高い場合すなわちプリント枚数が多い場合にのみ、ジョブにおける最後の用紙Ｐを定着後に反転搬送し、再度定着装置４５を通過させるようにした。これにより、プリント枚数が少ない場合には最後の用紙Ｐの反転搬送を行わずに済むため、生産効率を高めることができる。
【００５２】
なお、本実施の形態では、ジョブにおける最後の用紙Ｐを反転搬送し、この最後の用紙Ｐを再度定着装置４５を通過させることで、加熱ロール７０から熱を奪うようにしていたが、これに限られるものではない。これを別の観点から見れば、１つのジョブと次のジョブとの間に、これら１つのジョブと次のジョブとは別個に用紙Ｐ(本実施の形態では１つのジョブにおける２０枚目の用紙Ｐ)を定着装置４５に供給することで、加熱ロール７０のオーバーシュートを抑制している、と捉えることもできる。したがって、例えば、ジョブにおける最後の用紙Ｐを定着した後に、用紙トレイ５０から用紙Ｐを取り出し、白紙の状態の用紙Ｐを定着装置４５に通過させることで、加熱ロール７０から熱を奪うように構成することも可能である。また、次ジョブの開始の指示があったときに、温度センサ７５の温度測定結果が著しく高いような場合に、用紙トレイ５０から用紙Ｐを取り出し、白紙の状態で定着装置４５を通過させることで、加熱ロール７０から熱を奪うことも考えられる。
【００５３】
また、本実施の形態では、ジョブにおける最後の用紙Ｐが定着装置４５を通過した後に、ハロゲンランプ７３への給電を完全に停止するようにしていたが、給電を完全に停止するのではなく、必要に応じて給電量を減らす(低減させる)ように構成しても良いことは勿論である。
さらに、本実施の形態では、加熱ロール７０と加圧ベルト８０とで構成された定着装置４５を例に説明を行ったが、これに限られるものではなく、その構成については適宜選定して差し支えない。
さらにまた、本実施の形態では、電子写真方式を用いた画像形成装置に適用した例について説明を行ったが、これに限られるものではなく、例えば静電記録方式やイオノグラフィー方式など、定着装置が構成要件に含まれる他の画像形成方式を用いた画像形成装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本実施の形態が適用される画像形成装置を示した図である。
【図２】定着装置の要部を示す図である。
【図３】制御部を説明するブロック図である。
【図４】定着装置におけるオーバーシュートの抑制プロセスを説明するフローチャートである。
【図５】(ａ)は片面でプリント枚数が２０枚(最終用紙再送モード)を説明するタイミングチャート、(ｂ)は片面でプリント枚数が１０枚(最終用紙非再送モード)を説明するタイミングチャートである。
【図６】定着装置にて定着がなされた最後の用紙をそのまま排出させた場合における温度変化を示すグラフ図である。
【図７】定着装置にて定着がなされた最後の用紙を再度定着装置を通過させた場合における温度変化を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０(１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ)…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム、１５…中間転写ベルト、２０…二次転写部、２１…二次転写搬送ベルト、４０…制御部、４１…ユーザインタフェース(ＵＩ)、４５…定着装置、５０…用紙トレイ、５５…搬送経路、５６…排出経路、６０…用紙反転搬送機構、６１…分岐経路、６２…反転経路、６３…戻し経路、６４…搬送ロール、６５…第１のゲート、６６…第２のゲート、６７…スイッチバックロール、６８…用紙搬送系駆動機構、７０…加熱ロール、７１…金属製円筒コア、７２…弾性層、７３…ハロゲンランプ、７４…加熱ロール駆動モータ、７５…温度センサ、７６…用紙検知センサ、８０…加圧ベルト、Ｎ…定着ニップ領域、Ｐ…用紙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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