JP2003270991A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
を得ることを可能とした画像形成装置を提供する。 【解決手段】 記録シート上に未定着トナー像を形成す
る画像形成手段と、当該未定着トナー像を保持した記録
シートを定着する第一定着手段25と、当該第一定着手
段25により定着された記録シートをさらに定着する第
二定着手段58と、第一定着手段25のみで記録シート
を定着する第一定着モードと第一及び第二定着手段2
5、58で記録シートを定着する第二定着モードとを選
択する制御手段80とを有する画像形成装置において、
第二定着手段58で定着可能な記録シート16の幅は、
第一定着手段25で定着可能な記録シート16の幅より
も狭い。
Description
ー、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
装置の構成及び制御の改良に係る。
形成装置、例えば、カラー複写機やカラープリンター等
のカラー画像形成装置としては、感光体ドラムを1つの
み備え、当該感光体ドラム上に、イエロー(Y)、マゼ
ンタ(M)、シアン(C)、ブラック(BK)等の各色
のトナー像を順次形成し、上記感光体ドラム上に順次形
成されるイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン
(C)、ブラック(BK)等の各色のトナー像を、記録
シート上に多重に転写した後、これらのトナー像を加熱
して記録シート上に定着することにより、カラー画像を
形成するように構成したものがある。また、上記カラー
画像形成装置としては、感光体ドラム上に順次形成され
るイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブ
ラック(BK)等の各色のトナー像を、一旦中間転写体
上に多重に一次転写した後、当該中間転写体上に多重に
転写された各色のトナー像を、記録シート上に一括して
二次転写し、これらのトナー像を加熱して記録シート上
に定着することにより、カラー画像を形成するように構
成したものもある。
は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、
ブラック(BK)等の各色に対応した複数の画像形成ユ
ニットを備え、各画像形成ユニットの感光体ドラム上に
順次形成されるイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シア
ン(C)、ブラック(BK)等の各色のトナー像を、記
録シート上に多重に転写するか、又は一旦中間転写体上
に多重に一次転写した後、当該中間転写体上に多重に転
写された各色のトナー像を、記録シート上に一括して二
次転写した後、これらのトナー像を加熱して記録シート
上に定着することによりカラー画像を形成するように構
成したものがある。
されるカラートナーは、通常、バインダー樹脂中に顔料
や染料等からなる着色剤を分散又は溶融混合して構成さ
れ、粒子径は、数μm〜数十μmに設定される。このよ
うなカラートナーは、普通紙や一般の印刷用紙等のコー
ト紙上に、複数層重ね合わせた状態で転写された後、加
熱溶融された状態で普通紙や一般の印刷用紙等のコート
紙上に定着される。その際、上記カラー画像の表面に
は、トナー層の高低によって、例えば10〜100μm
程度の凹凸が形成され、光沢のムラが発生する。その結
果、普通紙や一般の印刷用紙等のコート紙上に形成され
たカラー画像は、入射する照明光を乱反射し、肉眼で観
察すると、光沢性に劣る画像に見える。
ては従来から次のような手法が提案されている。
在させ、この透明樹脂層上にカラートナーを定着してカ
ラー画像を形成する方法において、色調が豊富で色再現
性に優れ、高解像力で、光沢性に優れたカラー画像が得
られるカラー画像形成方法について、特開平5−127
413号公報に提案されている。この特開平5−127
413号公報に係るカラー画像形成方法は、カラートナ
ーを転写体上に溶融、固着してカラー画像を形成するカ
ラー画像形成方法において、前記転写体の表面に20〜
200μm厚の少なくとも熱可塑性樹脂からなる透明樹
脂層を存在させ、この透明樹脂層上に体積平均粒径3〜
9μmのカラートナーを1色当り0.2〜4.0mg/
cm2 の付着量を付着させ、これを加熱、溶融、固着し
てカラー画像を形成するように構成したものである。
公平4−031393号公報に提案されている。この特
公平4−031389号公報、特公平4−031393
号公報に係わる画質向上方法・画質向上処理装置では、
画像形成装置から排出された定着済みトナー画像にシー
トを重ねて加熱加圧し、冷却剥離することで、シート表
面の形状をレプリカすることにより高光沢な画像を形成
するように構成したものである。
得られるカラー本発明の画像形成装置としては、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
り記録シート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シートをさらに定着し、トナー
画像を高光沢化処理する第2定着手段を備える構成が考
えられる。
着手段と第2定着手段とを備える画像形成装置において
は、以下のような消費電力の問題が生じる。
は、より高い普通紙生産性を確保するために、商用電源
の電力を許容限界の1.5kVA(100V 15A)まで使用すること
が多い。この消費電力の内訳を見ていくと、トナーを熱
エネルギーにより加熱溶融することにより定着を行う定
着器の消費電力が占める割合は大きく、一般的に600〜
1,000W程度使用している。定着手段以外の画像処理部お
よび画像形成部で800W程度使用している。
として、さらに700〜1,300Wの加熱源を使用し、さらに
高画質用の画像処理装置に250Wと、第2定着手段のドラ
イブ・冷却ファンに50Wを使用すると、第1定着手段と第
2定着手段が同時動作した場合、装置全体の最大電力が
1.5kVAを大きく超え、3.0kVA近く必要としてしまう。
合でも、一般的なオフィス・家庭等の使用環境では、元
電源が20Aブレーカーであり、最大でも2.0kVA以下とす
る必要がある。2.0kVA以上の電力を使用するためには、
使用環境に大規模な電源工事を必要とするため好ましく
ない。
題点を解決するためになされたものであり、その目的と
するところは、電源容量を増大することなく、高光沢な
画像を得ることを可能とした画像形成装置を提供するこ
とにある。
る第1の発明は、記録シート上に未定着トナー像を形成
する画像形成手段と、当該未定着トナー像を保持した記
録シート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シート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シートを定着する第一
定着モードと第一及び第二定着手段で記録シートを定着
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、第二定着手段で定着可能な記録シ
ートの幅は、第一定着手段で定着可能な記録シートの幅
よりも狭いものである。例えば、第二定着手段で定着可
能な記録シートの幅(例えば、A4長辺)が、第一定着
手段で定着可能な記録シートの幅の半分以下(例えば、
葉書幅、写真のLサイズ幅)などの場合である。
ー像を形成する画像形成手段と、当該未定着トナー像を
保持した記録シートを所定の設定温度で定着する第一定
着手段と、当該第一定着手段により定着された記録シー
トをさらに定着する第二定着手段と、第一定着手段のみ
で記録シートを定着する第一定着モードと第一及び第二
定着手段で記録シート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、当該
制御手段は、第二定着モードにおける第一定着手段の設
定温度を、第一定着モードにおける第一定着手段の設定
温度よりも低く設定するものである。
ー像を形成する画像形成手段と、第一加熱源を備え当該
未定着トナー像を保持した記録シートを定着する第一定
着手段と、第二加熱源を備え当該第一定着手段により定
着された記録シートをさらに定着する第二定着手段と、
第一及び第二加熱源に供給する電力を制御する制御手段
とを有する画像形成装置において、当該制御手段は、第
一加熱源に電力を供給するタイミングと第二加熱源に電
力を供給するタイミングとが重ならないように制御する
ものである。
ー像を形成する画像形成手段と、第一加熱源を備え当該
未定着トナー像を保持した記録シートを所定の設定温度
で定着する第一定着手段と、第二加熱源を備え当該第一
定着手段により定着された記録シートをさらに所定の設
定温度で定着する第二定着手段と、第一及び第二加熱源
に供給する電力を制御する制御手段とを有する画像形成
装置において、第一定着手段の温度と第二定着手段の温
度とが共に各設定温度を下回った場合に、当該制御手段
は第一定着手段と第二定着手段のうち、熱容量の小さい
方の定着手段の加熱源に対してのみ電力を供給するもの
である。ここで、第一定着手段は第二定着手段に比べて
熱容量が小さくなるように構成することができる。
ー像を形成する画像形成手段と、第一加熱源を備え当該
未定着トナー像を保持した記録シートを定着する第一定
着手段と、第二加熱源を備え当該第一定着手段により定
着された記録シートをさらに定着する第二定着手段と、
第一及び第二加熱源に供給する電力を制御する制御手段
とを有する画像形成装置において、当該第二加熱源は複
数の加熱源により構成され、当該制御手段は、第一加熱
源に電力を供給するタイミングでは、第一加熱源に電力
を供給しないタイミングよりも、第二加熱源の発熱量が
より小さくなるように第二加熱源に電力を供給するもの
である。
れる場合には、第一加熱源に電力を供給するタイミング
では、第一加熱源に電力を供給しないタイミングより
も、第二加熱源全体の発熱量がより小さくなるように第
二加熱源を構成する各加熱源に電力を供給することがで
きる。例えば、前記第二加熱源は発熱量の異なる二つの
加熱源により構成され、前記制御手段は、第一加熱源に
電力を供給するタイミングでは、第二加熱源を構成する
加熱源のうち発熱量の小さい方の加熱源に電力を供給す
るとともに、第一加熱源に電力を供給しないタイミング
では、第二加熱源を構成する加熱源のうち発熱量の大き
い方の加熱源に電力を供給するものが挙げられる。
成する画像形成手段と、第一加熱源を備え当該未定着ト
ナー像を保持した記録シートを定着する第一定着手段
と、第二加熱源を備え当該第一定着手段により定着され
た記録シートをさらに定着する第二定着手段と、第一及
び第二加熱源に供給する電力を制御する制御手段とを有
する画像形成装置において、当該第二加熱源は3つの加
熱源により構成され、当該制御手段は、第一熱源と一の
第二熱源とに電力を供給するタイミングが重ならないよ
うに制御すると共に、残りの二の第二熱源に電力を供給
するタイミングが重ならないように制御することもでき
る。ここで、第一熱源と一の第二熱源との最大消費電力
を(実質的に)等しく構成し、残りの二の第二熱源の最
大消費電力を(実質的に)等しく構成することが好まし
い。なお、一の第二熱源は、残りの二の第二熱源よりも
最大消費電力が大きいことが好ましい。
ー像を形成する画像形成手段と、第一加熱源を備え当該
未定着トナー像を保持した記録シートを定着する第一定
着手段と、第二加熱源を備え当該第一定着手段により定
着された記録シートをさらに定着する第二定着手段と、
第一及び第二加熱源に供給する電力を制御する制御手段
とを有する画像形成装置において、当該制御手段は、第
一加熱源と第二加熱源との両方に同時に電力を供給する
場合には、供給電力の総和が所定の設定電力値以下とな
るように各加熱源に対してカットオフ電力を供給するも
のである。
第一加熱源の最大消費電力値と前記第二加熱源の最大消
費電力値とのうち、より大きい方の最大消費電力値以下
となるように構成してもよいし、前記所定の設定電力
値は、前記第一加熱源の最大消費電力値と前記第二加熱
源の最大消費電力値とのうち、より大きい方の最大消費
電力値となるように構成してもよいし、さらに前記第
一加熱源の最大消費電力値と前記第二加熱源の最大消費
電力値とが等しくなるように構成してもよい。
画像形成装置を構成することも出来る。例えば、第1の
発明と第2の発明との組み合わせ、第3の発明と第4の
発明との組み合わせ、第1及び/又は第2の発明と第3
及び/又は第4の発明との組み合わせ、第1及び/又は
第2の発明と第5の発明との組み合わせ、第1及び/又
は第2の発明と第6の発明との組み合わせ、などにより
画像形成装置を構成することもできる。
と、当該ロールに張架され回転される無端状ベルトとを
備え、記録シートを当該無端状ベルト表面に密着させ、
冷却し、剥離するベルト定着装置として構成してもよ
い。
について図面を参照して説明する。
に係るカラー画像形成装置1及び二次定着ユニット50
を備える画像形成装置システムを示す構成図である。な
お、本実施態様では、二次定着ユニット50はカラー画
像形成装置1の側部に設けられているが、これに限ら
ず、例えば、カラー画像形成装置1の上部に設けること
もできる。
いパーソナルコンピュータ等のホストコンピュータから
送られてくるカラー画像情報や、図示しない原稿読取装
置によって読み取られたカラー原稿のカラー画像情報な
どが入力される。そして、上記カラー画像形成装置1で
は、入力されたカラー画像情報に対し、画像処理装置2
により、必要に応じて、シェーデイング補正、位置ズレ
補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色/移
動編集等の所定の画像処理が施される。
の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)、ブラック(BK)(各
8bit)の4色の色材階調データとしてROS3(R
aster OutputScanner)に送られ、
このROS3では、原稿色材階調データに応じてレーザ
ー光による画像露光が行われる。
の異なる複数のトナー像を形成可能な画像形成手段が配
設されている。この画像形成手段は、主として、静電潜
像が形成される像担持体としての感光体ドラム(画像形
成手段)7と、前記感光体ドラム7の表面を所定の電位
に一様に帯電する帯電装置としてのスコロトロン(画像
形成手段)8と、前記感光体ドラム7の表面に画像露光
を施す画像露光手段としてのROS(画像形成手段)3
と、前記感光体ドラム7上に形成された静電潜像を現像
して色の異なる複数のトナー像を形成可能な現像手段と
してのロータリー方式の現像装置(画像形成手段)9と
から構成されている。
しない半導体レーザーを原稿再現色材階調データに応じ
て変調し、この半導体レーザーからレーザー光LBを階
調データに応じて出射する。この半導体レーザーから出
射されたレーザー光LBは、回転多面鏡4によって偏向
走査され、f・θレンズ5及び反射ミラー6を介して像
担持体としての感光体ドラム7上に走査露光される。
査露光される感光体ドラム7は、図示しない駆動手段に
よって矢印方向に沿って所定の速度で回転駆動されるよ
うになっている。この感光体ドラム7の表面は、予め一
次帯電用の帯電装置としてのスコロトロン8によって、
所定の極性(例えば、マイナス極性)及び電位に帯電さ
れた後、原稿再現色材階調データに応じてレーザー光L
Bが走査露光されることによって静電潜像が形成され
る。
像は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン
(C)、ブラック(BK)の4色の現像器9Y、9M、
9C、9BKを備えたロータリー方式の現像装置9によ
って、例えば、感光体ドラム7の帯電極性と同極性のマ
イナス極性に帯電したトナー(帯電色材)によって反転
現像され、所定の色のトナー像となる。上記ロータリー
方式の現像装置9の各現像器9Y、9M、9C、9BK
では、例えば、平均粒径が5.5μmの球形トナーが用
いられる。尚、上記感光体ドラム7上に形成されたトナ
ー像は、必要に応じて転写前帯電器10によってマイナ
ス極性の帯電を受け、電荷量が調整されるようになって
いる。
トナー像は、当該感光体ドラム7の下部に配置された中
間転写体としての中間転写ベルト(画像形成手段)11
上に、第1の転写手段としての一次転写ロール(画像形
成手段)12によって多重に転写される。この中間転写
ベルト11は、駆動ロール13、従動ロール14a、テ
ンションロール14b及び二次転写手段の一部を構成す
る対向ロールとしてのバックアップロール15によっ
て、感光体ドラム7の周速と同一の移動速度で矢印方向
に沿って回動可能に支持されている。
画像の色に応じて、感光体ドラム7上に形成されるイエ
ロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック
(BK)の4色のすべて又はその一部のトナー像が、一
次転写ロール12によって順次重ね合わせた状態で転写
される。この中間転写ベルト11上に転写されたトナー
像は、所定のタイミングで二次転写位置へと搬送される
記録媒体としての記録シート16上に、中間転写ベルト
11を支持するバックアップロール15と、当該バック
アップロール15に圧接する第2の転写手段の一部を構
成する二次転写ロール(画像形成手段)17の圧接力及
び静電吸引力によって転写される。
に、カラー画像形成装置1内の下部に配置された転写シ
ート収容部材としての給紙カセット18から、所定のサ
イズのものがフィードロール18aによって給紙され
る。給紙された記録シート16は、複数の搬送ロール2
2及びレジストロール23によって、所定のタイミング
で中間転写ベルト11の二次転写位置まで搬送される。
そして、上記記録シート16には、上述したように、2
次転写手段としてのバックアップロール15と二次転写
ロール17とによって、中間転写ベルト11上から所定
の色のトナー像が一括して転写されるようになってい
る。
の色のトナー像が転写された記録シート16は、中間転
写ベルト11から分離された後、搬送ベルト24によっ
て第1定着装置(第一定着手段)25へと搬送され、こ
の第1定着装置25によって熱及び圧力でトナー像が記
録シート16上に定着される。
熱容量の定着ロール25aと、加圧ベルト25b・加圧
パッド25cからなる加圧ベルト式定着装置である。定
着ロール25aは、アルミニウムからなる肉厚1.5m
m、外径25mm、長さ380mmのコア表面に、ゴム
硬度(JIS-A)が33°のシリコーンゴムからなる弾性層
を厚さ0.5mm、長さ320mmに被覆し、さらに弾
性体層の表面に厚さ30μmのPFAチューブからなる
離型層を被覆して形成されている。定着ロール25aの
内部には、加熱源として650Wのハロゲンランプ25
dが配設されており、定着ロール25aの表面温度が所
定の設定温度TS1となるように内部から加熱される。な
お、定着ロール25aの表面にはその温度を検知する温
度センサ25eが付勢されている。
0mm、長さ330mmのポリイミドベルトの表面に、
厚さ30μmのPFAチューブからなる離型層が形成さ
れている。加圧ベルト25b内部には、加圧ベルト25
bを定着ロール25aに押圧しニップを形成する固定の
パッド25cが配置されている。固定パッド25cの押
圧荷重は33kgで、ニップ幅は6.5mmである。な
お、加圧ベルト25b・パッド25c側には熱源を持た
ない。
すようにフルカラーのトナー画像が転写され定着された
記録シート16は、再度、二次定着ユニット50内の定
着ベルト式の第2定着装置(第二定着手段)58によっ
て、二次定着を受け得るように構成されている。
は、加熱ロールを含む複数のロールにより定着ベルトを
回動可能に支持するとともに、前記加熱ロールに定着ベ
ルトを介して加圧ロールを圧接させ、前記定着ベルトと
加圧ロールの圧接部を、定着ベルト側にトナー画像が位
置するように記録シートを通過させて、トナー画像を加
熱加圧することにより定着し、記録シートを定着ベルト
に付着させ、前記定着ベルトがある程度冷却された状態
で、当該定着ベルトから記録シートを剥離するように構
成されている。
形成装置1内の第1定着装置から排出される記録シート
16が導入される導入口51を備えており、この導入口
51の内部には、記録シート16の搬送路を切り替える
切替ゲート52が設けられている。上記カラー画像形成
装置1から排出される記録シート16に対して、第2定
着を施さず、そのまま外部の第1の排出トレイ上に排出
する場合には、切替ゲート52によって搬送路が上方の
第1の搬送路53に切り替えられ、排出ロール54によ
って第1の排出トレイ55上に排出される。また、上記
カラー画像形成装置1から排出される記録シート16に
対して、第2定着処理を施す場合には、切替ゲート52
によって搬送路が下方の第2の搬送路56に切り替えら
れ、複数の搬送ロール57によって、第2定着装置58
に搬送され、当該第2定着装置58により高光沢化処理
を受けて、排出ロール59によって第2の排出トレイ6
0上に排出される。
に、加熱ロール61と、当該加熱ロール61を含む複数
のロール62、63により回動可能に支持された定着ベ
ルト64と、前記加熱ロール61に定着ベルト64を介
して圧接する加圧ロール65とを備えている。
らなる肉厚4mm、外径50mm、長さ180mmの金
属製コアの表面に、厚さ30μmのPFAチューブ等か
らなる離型層を被覆して、形成したものが用いられる。
この加熱ロール61の内部には、加熱源として650W
のハロゲンランプ69が配設されており、当該加熱ロー
ル61の表面温度が所定温度TS2となるように内部から
加熱される。また、上記加圧ロール65としては、スチ
ールからなる肉厚2mm、外径46mm、長さ180m
mの金属製コアの表面に、ゴム硬度(JIS−A)が4
0°のシリコーンゴム等からなる弾性体層を厚さ2mm
に被覆し、更に当該弾性体層の表面に厚さ30μmのP
FAチューブ等からなる離型層を被覆して、所定の外径
(例えば、50mm)に形成したものが用いられる。
例えば、定着ベルト64を介して、図示しない加圧手段
により、圧接部(ニップ部)の幅が6.5cm、10k
g/cm2 の荷重で互いに圧接するように構成されてい
る。
ル61と、剥離ロール62と、ウオーク制御ロール63
からなる複数のロールにより回動可能に支持されてお
り、図示しない駆動源によって回転駆動される加熱ロー
ル61により、所定の移動速度(50mm/sec)で
回転駆動される。この定着ベルト64としては、例え
ば、厚さ80μm、周長528mm、幅130mmの熱
硬化型ポリイミド製の無端状フィルム上に、厚さ35μ
mのシリコーンゴム層を被覆したものが用いられる。消
費電力の面からはベルトは薄いものが望ましいが、強度
的な観点からポリイミド基材は75μm以上、画質的な
観点からシリコーンゴム層は30μm以上が必要であ
る。
加熱ロール61と剥離ロール62との間に、当該定着ベ
ルト64を強制的に冷却する冷却用のヒートシンク70
が配設されており、この冷却用ヒートシンク70によっ
て転写シート16の冷却及びシート16の搬送を行う冷
却・シート搬送部が構成されている。なお、上記冷却用
ヒートシンク70と加熱ロール61との間には、定着ベ
ルト64に一定のテンションを付与する小径のテンショ
ンロール71が配設されている。
置システムでは、記録シート上に未定着トナー画像を形
成し、その第1定着装置25により定着した後に記録シ
ートを装置1外に排出する既存のカラー複写機・カラー
プリンターなどの画像形成装置1と、排出されたトナー
画像を高光沢化処理する第2定着装置58を含む二次定
着ユニット50を外付けする構成を選択している。
ては、既存のカラー複写機・カラープリンターなどの画
像形成装置1に設計変更を加える必要がなく、開発コス
トを抑えつつ、光沢性に優れたカラー画像が得られ画像
形成装置システムを得ることができるためである。第二
の理由としては、第2定着装置28は、専用紙を使用す
れば光沢性に優れたカラー画像を得ることができる反
面、普通紙に対して適正が乏しいためである。
離型材料として、PFAやPTFE, FEPなどのフッ素系樹脂
と、シリコーンゴムやフッ素系ゴムなどのゴム系材料が
挙げられるが、PFA等のフッ素系樹脂は軟らかいため、
普通紙の用紙エッジにより数十枚通紙しただけで、PFA
表面に傷が付き、その傷がトナー画像表面にレプリカさ
れてしまう。また、シリコーンゴムやフッ素系ゴム等の
ゴム系材料を離型層に採用した場合に、その弾性のため
傷は付かないが、記録シートとして普通紙を使用した場
合、紙粉がゴムに堆積し、離型低下や光沢性低下を引き
起こしてしまう。なお、透明樹脂層を有する専用光沢紙
上にトナーを形成して使用する場合には、紙粉が離型層
に接することがないため、離型低下・光沢低下の問題は
生じない。また、加熱溶融後に冷却して剥離するシステ
ムを採用することで、上記材料は共に剥離性の問題は生
じない。
像形成装置システムでは、第1定着装置25と第2定着
装置58との2つの定着装置を有し、記録シート16と
して普通紙16aが選択された場合には、第1定着装置
25のみにより定着を行い、記録シート16として専用
光沢紙16bが選択された場合には、第1定着装置25
を通過後、第2定着装置58により再定着し、高光沢化
処理を行うこととしている。
専用光沢紙16bの構成と、その専用光沢紙16bが第
2定着装置58により再定着される様子を図4、図5を
用いて説明する。
bとしては、支持体の表裏両面にコート層を設けたコー
ト紙基材42をベースとし、当該コート紙基材42の片
面(表面)に、ポリエステル等からなる熱可塑性樹脂を
主成分としたものを、厚さ5〜20μmの範囲で、例え
ば10μmの厚さに被覆した透明な受像層(透明樹脂
層)43を設けている。
に示すように、表面にカラートナー画像T(1)が転写
・定着された専用光沢紙16bが、加熱ロール61と当
該加熱ロール61に定着ベルト64を介して圧接する加
圧ロール65との圧接部72(ニップ部)に、カラート
ナー画像T(1)が加熱ロール61側に位置するように
して導入される。ここで、第1定着装置25から排出
後、かつニップ部72に導入される前の専用光沢紙16
bの状態は、図5(a)に示される。すなわち、一旦は
カラートナー画像T(1)が受像層43内に埋没される
が、その後、徐々に専用光沢紙16b表面にトナー画像
T(1)が僅かに浮き上がってきている。
1と加圧ロール65との圧接部72を専用光沢紙16b
が通過する間に、カラートナー画像Tが記録シート16
上に加熱溶融されて定着される。その際、上記記録シー
ト16の表面に形成されている受像層43も、加熱され
て軟化し、定着ベルト64の表面に密着した状態とな
る。
圧接部72において、例えば、トナーが実質的に130
〜150℃程度の温度に加熱、溶融されて、カラートナ
ー画像Tが受像層43上に定着された専用光沢紙16b
は、その表面の受像層43が定着ベルト64の表面に密
着したまま状態で、当該定着ベルト64と共に搬送され
る。その間、上記定着ベルト64は、冷却用のヒートシ
ンク71によって強制的に冷却され、カラートナー画像
T及び受像層43が融解温度以下に冷却され固化した
後、剥離ロール62によって記録シート16自身のコシ
(剛性)によって剥離される。
16bの状態は、図5(b)に示される。すなわち、カ
ラートナー画像T(2)が受像層43内に埋没され、十
分に冷却、固化されているため、専用光沢紙16b表面
の平滑性が高く、優れた光沢性を発現する。
系を説明するブロック図である。まず、この制御系の構
成を説明する。この制御系は、制御部80を中心に構成
されており、制御部80の計測対象は、画像形成装置シ
ステム外のパーソナルコンピュータPCから送信される
通常プリントモード(第一定着モード)と高光沢プリン
トモード(第二定着モード)との別を示すモード情報
と、第1定着装置25の加熱ロール25aの表面に付勢
される温度センサ25eからの温度情報T1、第2定着
装置58の定着ベルト64の表面に付勢される温度セン
サ61aからの温度情報T2などが挙げられる。また、
制御部80の制御対象は、第1定着装置25から排出さ
れる記録シート16の搬送経路を選択する切替ゲート5
2の動作、第1定着装置25の加熱源であるハロゲンラ
ンプ25dに供給する電力W1、第2定着装置58の加
熱源であるハロゲンランプ69に供給する電力W2など
が挙げられる。
御部80、経路選択部材52により記録シート16の経
路制御系が形成されており、温度センサ25e、制御部
80、ハロゲンランプ25dにより第1定着装置25の
温度制御系が形成されており、温度センサ61a、制御
部80、ハロゲンランプ69により第2定着装置58の
温度制御系が形成されている。
ソナルコンピュータPCから制御部80へモード情報が
送信されると、そのモード情報の別により、それぞれ次
のような制御が行われる。
ドの場合には、制御部80は、図示しない記録シート搬
送手段に制御命令を送信し、用紙カセット18に収容さ
れている普通紙16aを搬送する。この普通紙16aに
は上述の電子写真プロセスにより、カラートナー画像T
が二次転写される。そして、この普通紙16aは、第1
定着装置25により定着される。この際、上述の第1定
着装置25の温度制御系により、第1定着装置25の加
熱ロール25aの表面温度が、予め制御部80に記憶さ
れている設定温度TS1(1)となるように、ハロゲン
ランプ25dに電力W1(1)が供給されている。第1
定着装置25から排出された普通紙16aは、切替ゲー
ト52に沿って搬送され、第1の排出トレイ55へ排出
される。
ードの場合には、制御部80は、図示しない記録シート
搬送手段に制御命令を送信し、手差しカセット34にセ
ットされている専用光沢紙16bを搬送する。この専用
光沢紙16bには上述の電子写真プロセスにより、カラ
ートナー画像Tが二次転写される。そして、この専用光
沢紙16bは、第1定着装置25により定着される(図
5(a)参照)。この際、上述の第1定着装置25の温
度制御系により、第1定着装置25の加熱ロール25a
の表面温度が、予め制御部80に記憶されている設定温
度TS1(2)となるように、ハロゲンランプ25dに
電力W1(2)が供給されている。
紙16bは、切替ゲート52に沿って搬送され、第2定
着装置58により再定着される(図5(b)参照)。こ
の際、上述の第2定着装置58の温度制御系により、第
2定着装置58の定着ベルト64の表面温度が、予め制
御部80に記憶されている設定温度TS2となるよう
に、ハロゲンランプ69に電力W2が供給されている。
通紙16aやコート紙などを第1定着装置25のみ通過
させることで、低・中光沢な画像を得ている。一方、高
光沢プリントモードが選択された場合には、透明な受像
層43を設けた専用光沢紙16bを用い、第1定着装置
25で仮定着した後に、第2定着装置58を通過させる
ことで、全面にほぼ均一な高光沢画像を得ている。
ステムの通常プリントモード、高光沢プリントモードに
おける出力画像の光沢度をまとめたものである。
(入射角75°グロスで100以上)が望ましい光沢度
であり、普通紙上の画像は75°グロスで35〜45が
望ましい光沢度である。本実施態様に係る画像形成装置
システムの通常プリントモード、高光沢プリントモード
における出力画像の光沢度は、これらの条件を満足する
ものである。
つの定着装置25、58を備えるため、消費電量が過大
となりがちである。以下、消費電力を抑えつつ、高光沢
なカラー画像を得る技術をそれぞれ実施例1〜3として
説明する。
め、第2定着装置58のサイズ、特に定着ベルト64の
ベルト幅を狭くしている。
ート16(専用光沢紙16b)を定着ベルト64と共に
加熱し冷却するサイクルを繰り返すため、一般にその消
費電力が非常に大きくなる。
ppm)の消費電力と定着ベルト64との関係を説明す
るグラフである。定着ベルト64のベルト幅がそれぞれ
異なる4種類(ベルト幅130mm、180mm、24
0mm、330mm)の第2定着装置58の空回転時の
消費電力を測定し、各ベルト幅における消費電力をグラ
フ上にプロットし、そのプロット点を結んだ。このグラ
フから明らかなように、消費電力はベルト幅に比例して
おり、定着ベルト64による電力ロスが大きいことが分
かる。
6定着時(8ppm)の消費電力と定着ベルト64との
関係を説明するグラフである。定着ベルト64のベルト
幅がそれぞれ異なる4種類(ベルト幅130mm、18
0mm、240mm、330mm)の第2定着装置58
の(各定着ベルト64に対してその最大幅の)記録シー
ト16定着時の消費電力を測定し、各ベルト幅における
消費電力を記録シート加熱による消費電力と定着ベルト
64の加熱及び冷却サイクルによる消費電力とを棒グラ
フにより表している。このグラフから明らかなように、
ここでも消費電力はベルト幅及び記録シート幅に比例し
ており、第2定着装置58による電力ロスが大きいこと
が分かる。
ズをA4横送りとすると、第2定着装置58だけで約1,
000Wの電力が必要となる。未定着トナー像形成部と第1
定着装置25で1,500W必要とするため、画像形成装置シ
ステム合計で2.5kW以上の電力が必要になってしまう。
で定着可能な記録シート16のシート幅を、第一定着装
置25で定着可能な記録シート16のシート幅よりも狭
く設計している。具体的には、高光沢な画像としてニー
ズの強いハガキや写真のL版(89mm×127mm)に限定した構
成として第2定着装置58を設計することにより、第2
定着装置58の消費電力を380Wと抑えることを可能とし
た。なお、第一定着装置25における最大用紙サイズは
A3サイズまで対応している。
力を抑えるため、第1定着装置25の設定温度TS1を
低く設定している。
第1定着装置25の役割は、カラートナー画像がオフセ
ットしない程度に仮定着していれば良く、必ずしも完全
に定着を行う必要はない。一方、第1定着装置25の設
定温度を低く設定すれば、それだけ消費電力を抑えるこ
とができる。
1を170℃(=TS1(1))、140℃(=TS1
(2))とした場合の、通常プリントモードと高光沢プ
リントモードにおける出力画像の光沢度をまとめたもの
である。
て第1定着装置25の設定温度を(比較的)低くすると
出力画像の光沢度が低下してしまうものの、甲光沢プリ
ントモードにおいて第1定着装置25の設定温度を(比
較的)低くしても第2定着後の出力画像の光沢度に影響
を及ぼさないことが分かる。したがって、本実施例で
は、高光沢プリントモードにおける第1定着装置25の
設定温度TS1(2)を、通常プリントモードにおける
第1定着装置25の設定温度TS1(1)よりも低く設
定した。具体的には、TS1(1)=170℃、TS1
(2)=140℃としている。
1と第1定着装置25の消費電力との関係を説明するグ
ラフである。第1定着装置25の設定温度TS1を、1
30℃、140℃、150℃、160℃、170℃と変
化させ、その際の第1定着装置25の消費電力を計測し
たものである。図9に示すように、第1定着装置25の
温度は、通常プリントモードのTS1(1)=170℃か
ら、高光沢モードでは仮定着可能なTS1(1)=140
℃へと設定を変更すると、第1定着装置25の高光沢モ
ードでの消費電力は、274Wから210Wへと削減されること
がわかる。
力を抑えるため、高光沢プリントモードにおける生産性
を、通常プリントモードにおける生産性よりも(例え
ば、半分以下に)低下させている。具体的には、通常プ
リントモードでの生産性は22ppmであるのに対し、
高光沢プリントモードでの生産性は8ppmとしてい
る。
た通常プリントモード、高光沢プリントモードにおける
第1及び第2の定着装置25、58の消費電力をまとめ
たものである。
紙16a)を22ppmで画像形成した場合に第1定着装置2
5で必要な消費電力を、高光沢プリントモードでは専用
光沢紙16bを8ppmで通紙した際の第1定着装置25お
よび第2定着装置58で必要な消費電力を示す。表3に
示すように、通常プリントモードよりも高光沢プリント
モードの方が、かえって全体の(平均)消費電力を抑え
ることができる。
消費電力を抑えるため、第1定着装置25(のハロゲン
ランプ25d)に電力を供給するタイミングと、第2定
着装置58(のハロゲンランプ69)に電力を供給する
タイミングとが重ならないようにしている。図10は、
第1及び第2定着装置25、58に電力を供給するタイ
ミングが重なる例を、図11は、第1及び第2定着装置
25、58に電力を供給するタイミングが重ならない例
を示しており、図10、図11とも、その上から順に、
第1定着装置25の最大消費電力、第2定着装置58の
最大消費電力、第1及び第2定着装置25、58の最大
消費電力の時間遷移をそれぞれ表している。
モードの普通紙22ppmの消費電力にあわせ650Wのハロゲ
ンランプ25dを内蔵している。高光沢プリントモード
では、第2定着装置58の消費電力は380Wとなるため、
従来の電力制御方式では、加熱源として400W程度のラン
プ69を内蔵すればよい。一方、高光沢プリントモード
での第1定着装置25のハロゲンランプ25dの平均消
費電力としては210W程度でよいが、650WランプのON/OFF
制御となる。
第2定着装置25、58に電力を供給するタイミングが
重なる場合には、あるタイミングで両ランプ25d、6
9が同時点灯すると、最大1,050W(650W+400W)の電力
を要する。さらに、画像形成装置全体としては、定着装
置以外の未定着トナー像形成部で800W程度使用している
ため、(平均の消費電力としては1.5kW以下となってい
るものの)、最大時に1.5kWを超える電力が必要にな
る。
り、第1及び第2定着装置25、58に電力を供給する
タイミングが重ならないため、第1及び第2定着装置2
5、58の合計の電力としても650Wを超えることはな
い。よって、未定着トナー像形成部の800Wを加算して
も、1.5kWを超えることはない。さらに、本実施例で
は、第2定着装置58の加熱源に第1定着装置25の加
熱源と等しい650Wのハロゲンランプを用いている。
記第一〜第三の措置を適用した画像形成装置システム、
上記第一〜第四の措置を適用した画像形成装置システム
の各サブユニット、全体の消費電力をまとめたものであ
る。
第一〜第三の措置を適用した画像形成装置システム、上
記第一〜第四の措置を適用した画像形成装置システムの
順に、消費電力が低減されることが分かる。
するにあたり、高光沢プリントモードにおいて、第1定
着装置25の加熱ロール25aと、第2定着装置58の
加熱ロール61の温度(T1、T2)が共に所定の設定
温度(TS1(2)、TS2)を下回った場合には、よ
り熱容量が小さい加熱ロールの加熱源に対してのみ、電
力を供給する。具体的には、第1定着装置25の加熱ロ
ール25aの熱容量を小さくし(約28cal/℃)、熱応答
を良く設計し、第2定着装置58の加熱ロール61の熱
容量は大きくし(230cal/℃)、温度変動は小さいように
設計している。そして、第1定着装置25の加熱ロール
25aと、第2定着装置58の加熱ロール61の温度が
共に所定の設定温度を下回った場合には、熱容量が小さ
い加熱ロール、この場合は第1定着装置25の加熱源2
5dに電力を供給する。
の温度、設定温度における温度制御ロジックをまとめた
ものである。
度を優先して制御することにより、一方で第1定着装置
25の温度制御は通常プリントモードと同等の温度変動
範囲とし、他方で第2定着装置58は熱応答を敢えて鈍
感にすることにより、例えば、20秒間点灯禁止となった
場合でも、温度ドループが10℃以下と小さくするように
している。以上により、表5に示すように、2.0kVA以
下で動作可能なシステム構成を確立した。
構成に加え、第2定着装置58の加熱ロール61に(65
0Wのハロゲンランプ69の他に)新たに200Wのハロゲン
ランプ69aを追加し、加圧ロール65にも200Wのハロ
ゲンランプ69bを配している。そして、第1定着装置
25のハロゲンランプ25a(650W)と第2定着装
置58のハロゲンランプ69(650W)が同時点灯し
ないように制御すると共に、この加熱ロール61のハロ
ゲンランプ69a(200W)と加圧ロール65のハロ
ゲンランプ69b(200W)も同時点灯しないように
制御する。
すものである。表7は、実施例1と実施例2との全体の
消費電力をまとめたものである。
置58の加熱ロール61のハロゲンランプ69との対
(いずれも650W)、第2定着装置58の加熱ロール61と
加圧ロール65のハロゲンランプ対69a、b(いずれ
も200W)をそれぞれ排他的に制御するため、表7に示す
ように最大電力は1,950Wと2.0kVA以下に抑えられて
いる。ここで、第1定着装置25のハロゲンランプ25
aと第2定着装置58の加熱ロール61のハロゲンラン
プ69とのランプ対(650W)の制御方法は表5に示すもの
と同じであり、それを補填するように第2定着装置58
の加熱ロール61と加圧ロール65のランプ対69a、
b(200W)の点灯を制御する。
熱ロール25aの650Wランプが点灯禁止時には、第2定
着装置58の加熱ロール61の200Wランプ69aが優先
的に点灯するように制御することで、ベルト加熱により
消費電力が大きい第2定着装置58の加熱ロール61の
温度変動が小さくなるようにしている。また、第2定着
装置58の加熱ロール61の650Wランプ69が点灯可能
時には、第2定着装置58の加圧ロール65の200Wラン
プ69bが優先的に点灯するように制御する。以上によ
り、表7に示すように、2.0kVA以下でより安定的に温
度を制御できる動作可能なシステム構成を確立した。
実施例1で説明した消費電力低減のための第一〜第三の
措置に加え、第五の措置として、第1定着装置25のハ
ロゲンランプ25dと第2定着装置58のハロゲンラン
プ69の両方に同時に電力を供給する場合には、供給電
力の総和が所定の設定電力値以下となるように各ハロゲ
ンランプ25d、69に対してカットオフ電力を供給す
るものである。
周期とし、カットオフ時間を10〜190msecまで変化させ
て、出力電力を測定した結果を示すグラフである。この
グラフが示すように、カットオフ時間を調整すること
で、任意の電力を供給することができる。
力、第2定着装置58の最大消費電力、第1及び第2定
着装置25、58の最大消費電力の時間遷移をそれぞれ
表している。第1定着装置25と第2定着装置58の加熱
源25d、69を同時点灯する際には200msecの内120ms
ecをカットオフし、650VAの電力を308Wまで低下させて
(図12参照)、両加熱源25d、69の電力の和を65
0W以下になるように制御している。
第1定着装置25と第2定着装置58の加熱ロール25
a、61の温度が共に設定温度(TS1(2)、TS
2)を下回った場合でも、同時に両方のハロゲンランプ
25d、69を点灯するため、実施例1の画像形成装置
システムに比べて、加熱ロール61の温度ドループをよ
り小さくすることができる。
ば、装置の最大消費電力を大幅に増やすことなく、第1
定着手段と第2定着手段とにより高光沢な画像を得るカ
ラー画像形成装置を提供することができる。
画像形成装置システムを示す構成図である。
画像形成装置のロール式の第1定着装置を示す構成図で
ある。
画像形成装置のベルト式の第2定着装置を示す構成図で
ある。
スを示す図である。
ドのサンプル表面形状を示す断面図である。
画像形成装置システムの制御系を説明するブロック図で
ある。
電力を示す図である。
力を示す図である。
の関係を示す図である。
トを示す図である。
ックチャートを示す図である。
変化を示す図である。
ックチャートを示す図である。
定着装置(第一定着手段)、25d…ハロゲンランプ
(第一熱源)、25a…加熱ロール、58…第2定着装
置(第2定着手段)、69、69a、69b…ハロゲン
ランプ(第二熱源)、61…加熱ロール、64…定着ベ
ルト、80…制御部(制御手段)、16…記録シート、
16a…普通紙、16b…専用光沢紙
Claims (10)
- 【請求項1】 記録シート上に未定着トナー像を形成す
る画像形成手段と、当該未定着トナー像を保持した記録
シート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シート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シートを定着する第一定
着モードと第一及び第二定着手段で記録シートを定着す
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、 第二定着手段で定着可能な記録シートの幅は、第一定着
手段で定着可能な記録シートの幅よりも狭いことを特徴
とする画像形成装置。 - 【請求項2】 記録シート上に未定着トナー像を形成す
る画像形成手段と、当該未定着トナー像を保持した記録
シートを所定の設定温度で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シートをさらに定
着する第二定着手段と、第一定着手段のみで記録シート
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
録シート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、 当該制御手段は、第二定着モードにおける第一定着手段
の設定温度を、第一定着モードにおける第一定着手段の
設定温度よりも低く設定することを特徴とする画像形成
装置。 - 【請求項3】 記録シート上に未定着トナー像を形成す
る画像形成手段と、第一加熱源を備え当該未定着トナー
像を保持した記録シートを定着する第一定着手段と、第
二加熱源を備え当該第一定着手段により定着された記録
シートをさらに定着する第二定着手段と、第一及び第二
加熱源に供給する電力を制御する制御手段とを有する画
像形成装置において、 当該制御手段は、第一加熱源に電力を供給するタイミン
グと第二加熱源に電力を供給するタイミングとが重なら
ないように制御することを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項4】 記録シート上に未定着トナー像を形成す
る画像形成手段と、 第一加熱源を備え当該未定着トナー像を保持した記録シ
ートを所定の設定温度で定着する第一定着手段と、第二
加熱源を備え当該第一定着手段により定着された記録シ
ートをさらに所定の設定温度で定着する第二定着手段
と、第一及び第二加熱源に供給する電力を制御する制御
手段とを有する画像形成装置において、 第一定着手段の温度と第二定着手段の温度とが共に各設
定温度を下回った場合に、当該制御手段は第一定着手段
と第二定着手段のうち、熱容量の小さい方の定着手段の
加熱源に対してのみ電力を供給することを特徴とする画
像形成装置。 - 【請求項5】 第一定着手段は第二定着手段に比べて熱
容量が小さい請求項4に記載の画像形成装置。 - 【請求項6】 記録シート上に未定着トナー像を形成す
る画像形成手段と、第一加熱源を備え当該未定着トナー
像を保持した記録シートを定着する第一定着手段と、第
二加熱源を備え当該第一定着手段により定着された記録
シートをさらに定着する第二定着手段と、第一及び第二
加熱源に供給する電力を制御する制御手段とを有する画
像形成装置において、 当該第二加熱源は複数の加熱源により構成され、 当該制御手段は、第一加熱源に電力を供給するタイミン
グでは、第一加熱源に電力を供給しないタイミングより
も、第二加熱源の発熱量がより小さくなるように第二加
熱源に電力を供給することを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項7】 前記第二加熱源は発熱量の異なる二つの
加熱源により構成され、 前記制御手段は、第一加熱源に電力を供給するタイミン
グでは、第二加熱源を構成する加熱源のうち発熱量の小
さい方の加熱源に電力を供給するとともに、 第一加熱源に電力を供給しないタイミングでは、第二加
熱源を構成する加熱源のうち発熱量の大きい方の加熱源
に電力を供給する請求項6に記載の画像形成装置。 - 【請求項8】 記録シート上に未定着トナー像を形成す
る画像形成手段と、第一加熱源を備え当該未定着トナー
像を保持した記録シートを定着する第一定着手段と、第
二加熱源を備え当該第一定着手段により定着された記録
シートをさらに定着する第二定着手段と、第一及び第二
加熱源に供給する電力を制御する制御手段とを有する画
像形成装置において、 当該制御手段は、第一加熱源と第二加熱源との両方に同
時に電力を供給する場合には、供給電力の総和が所定の
設定電力値以下となるように各加熱源に対してカットオ
フ電力を供給することを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項9】 前記所定の設定電力値は、前記第一加熱
源の最大消費電力値と前記第二加熱源の最大消費電力値
とのうち、より大きい方の最大消費電力値以下である請
求項8に記載の画像形成装置。 - 【請求項10】 前記第二定着手段は、複数のロール
と、当該ロールに張架され回転される無端状ベルトとを
備え、記録シートを当該無端状ベルト表面に密着させ、
冷却し、剥離する請求項1〜9のいずれかに記載の画像
形成装置。
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