(57)【要約】【課題】  立上げ時間を短縮し、かつ電力のロスを抑える制御を可能にする。【解決手段】  熱容量の異なる定着器を複数有する画像形成装置において、相対的に熱容量の大きい定着器に先行して通電を開始する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱容量の異なる複数の定着器を有する画像形成装置において、本体立上げ時に相対的に熱容量の大きい定着器への通電を優先して開始することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
熱容量の相対的に大きい定着器が、立上げの温調温度に収束する前に、それ以外の定着器への通電を開始することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
熱容量の相対的に大きい定着器が、複数の加熱源を有し、動作状況に合わせて使用する加熱源を変更する制御手段を備えた画像形成装置において、前記熱容量の相対的に大きい定着器が任意の温度に到達時に通電する加熱源を変更し、それ以外の定着器への通電を開始することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記熱容量が相対的に大きい定着器が無端状ベルトを複数のローラ間に張架しベルト表面に記録紙を密着させ、冷却し、剥離することを特徴とする請求項１、２、３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記無端状のベルトが金属であることを特徴とする請求項１、２、３、４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、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、より詳しくは、複数の定着手段を備える画像形成装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来から複写機やプリンタなどの電子写真方式を用いた画像形成装置が広く知られており、白黒のみならず、フルカラーの画像形成を行うものも多く商品化されている。また電子写真方式の画像形成装置が様々な分野で使用されるのに伴い、画質に対する要求も益々高度なものとなっている。ここで、画質、特にフルカラー画像の光沢度を決定付ける要因の一つとしては、出力画像の平滑性を挙げることができる。このようなニーズに対して、例えば特開昭６４−３５４５２号公報、特開平５−２１６３２２号公報には、熱可塑性樹脂からなる透明樹脂層を設けた記録材に、熱可塑性樹脂からなるカラートナーを転写し、加熱、溶融することによりカラー画像を形成する画像形成方法が開示されている。
【０００３】
それらの画像形成方法においては、望ましい定着方法として、ベルト定着器が提案されている。
【０００４】
たとえば、特開平５２１６５８０号公報、特開平４−３６２６７９号公報などに記載のベルト定着器は、未定着トナー像を担持した記録材を耐熱フィルムからなる定着ベルトで押圧加熱し、その記録材を定着ベルトに密着させたままの状態で冷却してトナー像を固化させ、トナー像が定着した記録材を定着ベルトから剥離するという構成を取っている。その結果、トナー像は記録材の透明樹脂層に埋め込んだ状態で定着させた記録材表面上の透明樹脂層とトナー像とは、共にベルト表面形状にならって凝固し、記録材全面が平滑な面となるので、光沢性に優れたカラー画像を得る事ができる。
【０００５】
このように、光沢性に優れたカラー画像が得られる画像形成装置としては、特開平２００３-２７０９９１号公報に記載されているように、既存のカラー複写機・カラープリンターなど画像形成手段により記録材上に未定着トナー画像を形成し、定着手段により定着した後に記録材をさらに定着し、トナー画像を高光沢化処理する第２定着手段を備え、高光沢化処理をする定着手段をベルト定着器とする構成が提案されている。
【特許文献１】特開昭６４−３５４５２号公報
【特許文献２】特開平５−２１６３２２号公報
【特許文献３】特開平５−２１６５８０号公報
【特許文献４】特開平４−３６２６７９号公報
【特許文献５】特開２００３-２７０９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような画像形成においては、下記のような問題が発生することがある。第２定着手段は記録材表面を平滑化するための冷却、剥離という工程のためベルトの周長が長く、外気と接する表面積は広いために放熱し易い。また、より高光沢な画像を得るための手段として、転写されたトナー像をのせた熱可塑性樹脂からなる透明樹脂層を設けた記録材を定着させるためには、トナーを含む樹脂により大きな熱量を与える必要がある。これらの理由から第２定着器の加熱部材は熱容量の大きなものでなくてはならない。そのため、第２定着器の立上げには時間がかかり、システム全体の短時間での立上げの妨げとなっている。また、高光沢化処理を行うには、トナーと表層樹脂に与える熱量を最適にする必要がありベルト表面を目標とする温度に正確に保つ必要がある。
【０００７】
本発明は上記従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は電源容量を増やすことなく、高光沢画像を出力可能な画像形成装置を短時間で立ち上げることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための第一の発明は、像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上に形成された静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像手段とを有する複数の画像形成部を、前記トナー像を記録材に転写する転写手段と、前記転写手段により形成された未定着トナー像を保持した記録材を定着する第一定着手段と、当該第一定着手段により定着された記録材をさらに定着する第二定着手段と、第一定着手段のみで記録材を定着する第一定着モードと第一及び第二定着手段で記録材を定着する第二定着モードとを選択する制御手段とを有する画像形成装置において、本体の立上げ時には相対的に熱容量の大きい定着手段への通電を優先することを特徴とする。
【０００９】
第二の発明は、前記画像形成装置において、相対的に熱容量の大きい定着手段がスタンバイの温調温度に達する前に、相対的に熱容量の小さい定着手段の立上げを開始することを特徴とする。
【００１０】
前記画像形成装置において、高光沢化処理を行う手段は、無端状ベルトを複数のローラ間に張架しベルト表面に記録紙を密着させ、冷却し、剥離するベルト定着器であることが好適である。また、前記ベルト定着器のベルトは金属であっても良い。
【発明の効果】
【００１１】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、電源容量を増やすことなく、高光沢処理を行うことのできる画像形成装置を短時間で立ち上げることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施例１
図１により本発明にかかる画像形成装置の実施例１について説明する。
【００１３】
図１に示す装置内には第1、第2、第3、第4の画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdが併設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。
【００１４】
画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdは、それぞれ専用の像担持体、本例では電子写真感光ドラム3a、3b、3c、3dを具備し、各感光ドラム3a、3b、3c、3d上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム3a、3b、3c、3dに隣接して中間転写体130が設置され、感光ドラム3a、3b、3c、3d上に形成された各色のトナー像が、中間転写体130上に1次転写され、2次転写部で記録材p上に転写される。さらにトナー像が転写された記録材pは、定着部9a、9bで加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記録画像として装置外に排出される。
【００１５】
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及びクリーナー4a、4b、4c、4dが設けられ、装置の上方部にはさらに図示しない光源装置およびポリゴンミラーが設置されている。
【００１６】
光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、fθレンズにより感光ドラム3a、3b、3c、3dの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム3a、3b、3c、3d上に画像信号に応じた潜像が形成される。
【００１７】
現像器1a、1b、1c、1dには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器1a、1b、1c、1dは、それぞれ感光ドラム3a、3b、3c、3d上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像として可視化する。
【００１８】
中間転写体130は矢示の方向に感光ドラム3と同じ周速度をもって回転駆動されている。
【００１９】
感光ドラム3a上に形成担持された上記第1色のイエロートナー画像は、感光ドラム3と中間転写体130とのニップ部を通過する過程で、中間転写体130に印加される1次転写バイアスにより形成される電界と圧力により、中間転写体130の外周面に中間転写されていく。
【００２０】
11は2次転写ローラで、中間転写体130に対応し平行に軸受させて下面部に接触させて配設してある。2次転写ローラ11には、2次転写バイアス源によって所望の2次転写バイアスが印加されている。中間転写体130上に重畳転写された合成カラートナー画像の記録材Pへの転写は、給紙カセット10からレジストローラ12、転写前ガイドを通過して中間転写体130と2次転写ローラ11との当接ニップに所定のタイミングで記録材Pが給送され、同時に2次転写バイアスがバイアス電源からに印加される。この2次転写バイアスにより中間転写体130から記録材Pへ合成カラートナー画像が転写される。
【００２１】
以下、同様に第2色のマゼンタトナー画像、第3色のシアントナー画像、第4色のブラックトナー画像が順次中間転写体130上に重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。
【００２２】
一次転写が終了した感光ドラム3a、3b、3c、3dは、それぞれのクリーナ4a、4b、4c、4dにより転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像の形成以下に備えられる。転写ベルト130上に残留したトナー及びその他の異物は、転写ベルト130の表面にクリーニングウエブ（不織布）19を当接して、拭い取るようにしている。
【００２３】
トナー画像の転写を受けた転写材Pはローラ定着器9aとベルト定着器9bへ順次導入され、転写材に熱と圧力を加えることで定着される。図２にローラ定着器の基本構成を示す。ローラ定着装置は、加熱体たるハロゲンランプヒータ５６を内包する円筒状芯金７１の表面に離型性層７０を設けた定着ローラ５１と、棒状芯金７３の周囲に耐熱性ゴム層７２を設け、さらにその表面に離型性層７０を形成した加圧ローラ５２で構成されており、両者の対向ニップ部で記録材Ｐの搬送を行うと同時に熱と圧力によってトナーを記録材Ｐに定着させるものであり、カラー用の定着装置では定着ローラ5１の表面の離型性層７０の代わりにシリコーンオイルを含浸させたシリコーンゴム層を用いたものもある。また、定着ローラ５１には不図示のサーミスタが接触または非接触に配設されており、温度調節回路を介してヒーターへの電圧を制御することにより定着ローラ５１の表面の温度調節を行っている。
【００２４】
図３に実施例に係るベルト定着装置の概略図を示す。
【００２５】
次にベルト定着器９ｂについて詳細に説明すると一次定着部としては、定着ローラ６１は同心円状に３層構造を採用しており、コア部分、弾性層、離型層を有している。このコア部分は直径４４ｍｍ、厚さ２ｍｍのアルミニウム製中空パイプにより構成され、弾性層はＪＩＳ−Ａ硬度５０度、厚さ３ｍｍのシリコンゴムにより構成され、離型層は厚さ５０μｍのＰＦＡにより構成される。なお、コア部分の中空パイプ内部には、熱源としてのハロゲンランプが配設されている。加圧ローラ６２も同様の構成を採用している。また、定着ベルト６７は、表面（用紙Ｐや加圧ローラ６２に当接する面）に鏡面状の離型層、裏面（定着ローラ６１に当接する面）に基材を備える二層構造を採用している。この離型層は厚さ３０μｍのＰＦＡにより構成され、基材は厚さ１００μｍのポリイミドフィルムにより構成される。分離ローラ付近には、補助ローラ６５が設けられている。
【００２６】
これは、定着ローラ６１から分離ローラ６３にいたる冷却領域において、冷却ファン６６によって記録材が冷やされて剥がれて、画像が乱れたり、搬送できなくなったりすることを防止する。
【００２７】
さらに、冷却領域には、定着ベルト６７の内側に冷却ファン６６が設けられている。その冷却ファン６６によって紙面に直交するエアフローが生じている。
【００２８】
そして、定着ベルト６７にはテンションローラ６６により所定の張力が与えられ、定着ローラ６１が図中矢印の方向に回転駆動することにより、定着ベルト６７が回転される。また、定着ローラ６１と加圧ローラ７のそれぞれ内部に配設されるハロゲンランプに電力が供給され、定着ローラ６１と加圧ローラ６２の表面温度が上昇する。
【００２９】
用紙Ｐは定着ベルト６７と加圧ローラ６２との圧接部分を通過する。この際、定着ローラ６１と加圧ローラ６２とからの熱により、透明樹脂層Ｐ２の温度が上昇して軟らかくなり、さらに定着ローラ６１と加圧ローラ６２との圧力が加わることによりトナーがその高温の透明樹脂層Ｐ２中に埋没される。同時に、用紙Ｐは定着ベルト６７表面に密着される。
【００３０】
その後、用紙Ｐは定着ベルト６７に密着した状態で定着ベルト６７の回転と共に、冷却領域を搬送される。冷却領域において、用紙Ｐは冷却ファン６６及び、図示しないそれを囲むエアダクト内を流れるエアフローの作用により強制的に効率よく冷却される。
【００３１】
このように定着ベルト６７の表面に密着された用紙Ｐは、冷却領域で十分に冷却され、分離ローラ６３により定着ベルト６７の曲率が変化する領域で定着ベルト６７表面から自らの剛性（こし）により剥離される。
【００３２】
課題となる第2定着器の立上げに関して説明をする。
【００３３】
本構成において、電源は商用電源を用いており、定着手段へ用いることのできる総電力は１０００Wとしている。ここで、定着条件は、定着スピード５０ｍｍ／ｓ、定着温度は第一定着器第二定着器ともに１６０℃とした。
【００３４】
図４は第二定着器の加熱源を変え、立上げを行った際の時間と温度推移を示したものである。加熱源として７００Wと１０００Wのヒータを用いており、目標の温調温度になるまで通電を行った。
【００３５】
７００Wのヒータで立上げを行った場合に比べの１０００Wのヒータを用いた場合は早く立ち上がっている。しかし１０００Wのヒータを用いた場合にも、７００W用いた場合にも、オーバーシュートがあることが分かる。よりよい光沢化処理を行うためには最適な温度にすることが望まれるため、目標の設定温度に達した後に、温度調節を行い設定温度に収束させる必要がある。第2定着器においては、この収束した時間をスタンバイ完了時間とする。
【００３６】
次に第二定着器で加熱源として７００Wと１０００Wのヒータを用い、目標温度に到達するまで通電を行い、その後収束するまでヒータの点滅を繰り返した。
【００３７】
図５はそのときの定着器の、時間による温度推移を示したものである。
【００３８】
この結果より、目標温度に収束する時間を考慮に入れても、７００Wヒータを用いた場合よりも１０００Wヒータを用いた場合の方が、立ち上がりが早いことが分かる。
【００３９】
そこで、第１定着器と第２定着器の両方を効率よく短時間で立ち上げるために以下の構成により第一第二の両方の定着器の立上げを試みた。まず第一定着器に８００Wのヒータを、第2定着器に１０００Wのメイン加熱用ヒータと２００Wの収束用ヒータを内蔵させた。
【００４０】
第二定着器の温度が目標温度に達するまで１０００Wのヒータに通電を行い、それ以降は目標温度に収束させるために２００Wのヒータを用いた。収束のために２００Wのヒータを用いた系においては１０００Wのヒータのみで温度調節した場合に比べ、約１分立ち上がりが遅くなるが、残りの電力を有効に用いることが可能である。第一定着器には第二定着器のヒータの切り替え時より通電を開始する制御で立上げを行った。図６はその時の両定着器の、時間による温度推移を示したものである。比較のために総電力を合わせて同時にヒータへの通電を開始した系についての両定着器の、時間による温度推移を図7に示す。比較のための系においては、第一定着器には３００Wのヒータを、第2定着器には７００Wのヒータを内蔵させ通電をしている。第一定着器については目標温度に到達した時点でスタンバイ完了としている。
【００４１】
この結果によると、第一定着器、第２定着器の両者にそれぞれ一つの加熱源を用いて同時に通電を行った場合と比べ、本発明の構成により第2定着器への通電条件を目標温度到達の時点で低電力に変更し温度調節を開始すると共に、残りの電力で第一定着器への通電を行うことで、定着手段の総電力を変更することなく立上げの時間を短縮することができた。
【００４２】
このとき第一定着器への通電開始タイミングは、電力のロスを抑えるために第二定着器の立ち上がり完了に合わせて調整することもできる。
【００４３】
実施例２
実施例１の画像形成装置では定着ベルトにポリイミドの基材にＰＦＡの離型層を用いたが、本実施例ではステンレスの１００μｍのシートを繋ぎ合わせたエンドレスベルトを用いた。本構成において、放熱し易い金属ベルトを使いこなすため、加熱ローラのコア部分の径を５ｍｍに変更し熱容量を増大させている。金属ベルトは、表面仕上げが簡単であり、高光沢が得られるといったメリットがある。一方で、表面に汚れやキズが付きやすいことや、ベルトの剛性が高いため、走行性の維持が難しいといったデメリットがある。
【００４４】
このようなＳＵＳベルトを用いて、実施例１と同様の構成、制御で立上げを行った結果を図８に示す。比較のために総電力を合わせて同時にヒータへの通電を開始した系については図９に示す。実施例１と同様、第一定着器第２定着器、それぞれ一つの加熱源を用いて両者に同時に通電を行った場合と比べ、立上げ時間を短縮することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、実施例に係る画像形成装置が適用される画像形成システムの断面概略図である。
【図２】図２は、実施例に係るローラ定着装置の概略図である。
【図３】図３は、実施例に係るベルト定着装置の概略図である。
【図４】図４は、目標温調温度到達まで通電時の定着器の温度推移を示す。
【図５】図５は、目標温調温度到達まで通電後、制御により目標温度に収束するまでの定着器の温度推移を示す。
【図６】図６は実施例１において、第一定着器、第二定着器への通電タイミングをずらし、立上げを行った際の各定着器の温度推移を示す。
【図７】図７は実施例１において、第一定着器、第二定着器への通電タイミングを合わせ、立上げを行った際の各定着器の温度推移を示す。
【図８】図８は実施例２において、第一定着器、第二定着器への通電タイミングをずらし、立上げを行った際の各定着器の温度推移を示す。
【図９】図９は実施例２において、第一定着器、第二定着器への通電タイミングを合わせ、立上げを行った際の各定着器の温度推移を示す。
【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】
2008158127.tif 000009
【図８】
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【図９】
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