JP2007199288A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 立ち上げ時間の短縮＆生産性低下の防止を実現する。
【解決手段】 ２つの定着器を備え、マテリアルやプリントモード等によって、１回定着／２回定着を切り替える構成の画像形成装置において、電源投入時や連続プリント実行時に第１の定着器の温度が所定未満である場合は、１回定着のジョブを２回定着に変更する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、プリンタに関し、特に、記録用シート上に転写されたトナー画像を複数の定着器によって定着を行う画像形成装置に関するものである。

電子写真画像形成装置においては、近年オフィス等においてもカラードキュメントの使用比率が高まりつつあることから、カラー画像形成装置の需要が高まりつつある。

このカラー画像形成装置では、普通紙に加えて、コート紙、OHPといった紙種や、坪量の違いなど、様々な種類の記録用シートに対応することが必要である。従来の画像形成装置においては、この様々な種類の記録用シートをそれぞれ最適な条件で画像形成するために、定着温調温度を切り替えたり、プロセス速度を切り替えたりしている。

従来例としては、例えば特許文献１と特許文献２をあげることが出来る。
特開平１１−４５０２８号公報 特開２００２−１３９９５０号公報

従来の画像形成装置においては、定着温調温度が所定の温度に達するまでの時間や、プロセス速度を切り替えて動作が安定するまでの時間等、切り替えのために調整の時間を要しており、画像形成動作を一時中断していた。また、電源投入した際の所定温度に到達するまでの時間や、連続プリント実行後に定着温度が低下した後、所定温度に復帰するまでの時間等、準備のための時間も要し、この間画像形成動作を停止していた。これらの画像形成動作の中断や停止は、画像形成装置トータルの生産性を低下させる原因となっていた。

そこで、本発明においては、定着器を2つ備え、様々な種類の記録用シートに応じて2つの定着器を使い分けることで、それぞれの定着器の定着温調温度やプロセス速度を切り替えることなく、プリントを行うことが可能な画像形成装置を提案している。さらに、電源投入した際の所定温度に到達するまでや、連続プリント実行後に定着温度が低下した後、所定温度に復帰するまでにおいても、通常１つの定着器を使用するジョブを２つ使用することによって、画像形成動作の中断や停止を極力減らし、画像形成装置トータルの生産性を向上することが可能である画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、
記録用シート上に転写されたトナー画像を定着する第一及び第二の2つの定着手段と、
第一と第二の定着手段の温度を検出する温度検出手段と、
検出された定着温度に基づいて第一と第二の定着手段の温調制御を行う定着温調手段と、
第一の定着手段のみを用いて定着を行うシングル定着モードと、
第一と第二の定着手段を用いて定着を行うタンデム定着モードと、
記録用シートの種類とプリント設定に応じてシングル定着モードとタンデム定着モードを選択して画像形成制御を行う制御手段と、
を有する画像形成装置において、
第一の定着手段の定着温度が単独で定着することが不可能な温度である場合は、前記制御手段はシングル定着モードをタンデム定着モードに切り替えて制御を行うことを特徴とする画像形成装置である。

また、
より高画質に画像形成を行う画質優先印字と、より高速に画像形成を行うスピード優先印字を設定する優先印字設定手段を有し、
前記制御手段は、スピード優先印字が設定されているときのみシングル定着モードをタンデム定着モードに切り替えて制御を行うことを特徴とする。

また、
前記制御手段がシングル定着モードをタンデム定着モードに切り替えて制御を行う時は、前記定着温調手段がその時点で温度検出手段によって検出された第一の定着手段の定着温度を保つように温調制御を行うことを特徴とする。

また、
第一の定着手段後に、記録用シートの搬送パスが2つに分岐し、1つは記録用シートを第二の定着手段を経由して機外へ排出するタンデム定着パス、もう1つはそのまま機外へ排出するシングル定着パスであることを特徴とする。

また、
第二の定着手段には、通過する記録用シートの定着を行わないようにするための脱着機構を有し、
記録用シートを搬送する搬送パス上に、第一の定着手段と第二の定着手段とが直列に配置されていることを特徴とする。

本発明では、定着器を2つ備え、様々な種類の記録用シートに応じて2つの定着器を使い分けることで、それぞれの定着器の定着温調温度やプロセス速度を切り替えることなく、プリントを行うことが可能となる。さらに、電源投入した際の所定温度に到達するまでや、連続プリント実行後に定着温度が低下した後、所定温度に復帰するまでにおいても、通常１つの定着器を使用するジョブを２つ使用することによって、画像形成動作の中断や停止を極力減らし、画像形成装置トータルの生産性を向上することも可能である。

（実施例１）
実施例の一例として、図１を用いて、基本的な画像形成装置の構成を説明する。図1は画像形成装置の断面図である。本実施例の画像形成装置は電子写真方式とする。

1は画像形成装置であり、大別して、画像形成部（4つのステーションa、b、c、dが並設されており、その構成は同一である。）、給紙部、中間転写部、搬送部、定着ユニット、操作部、及び制御ユニット（不図示）から構成される。

次に、個々のユニットについて詳しく説明する。画像形成部は次に述べるような構成になっている。像担持体としての感光ドラム11a、11b、11c、11dがその中心で軸支され、矢印方向に不図示の駆動モータによって回転駆動される。感光ドラム11a〜11dの外周面に対向してその回転方向にローラ帯電器12a、12b、12c、12d、スキャナー13a、13b、13c、13d、現像装置14a、14b、14c、14dが配置されている。ローラ帯電器12a〜12dにおいて感光ドラム11a〜11dの表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いでスキャナー13a〜13dにより、記録画像信号に応じて変調した、例えばレーザービームなどの光線を感光ドラム11a〜11d上に露光させることによって、そこに静電潜像を形成する。さらに、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)といった4色の現像剤（トナー）をそれぞれ収納した現像装置14a〜14dによって上記静電潜像を顕像化する。顕像化された可視画像を中間転写体30に転写する。以上に示したプロセスにより、各トナーによる画像形成が順次行われる。

次に、給紙部は、記録材Pを収納する部分と、記録材Pを搬送するためのローラ、記録材Pの通過を検知するためのセンサ、記録材Pの有無を検知するためのセンサ、記録材Pを搬送路に沿って搬送させるためのガイド(不図示)から構成される。21a、21b、21c、21dはカセット、27は手差しトレイ、28はデッキであり、記録材Pを収納する。22a、22b、22c、22dは、カセット21a〜21dから記録材Pを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラである。ピックアップローラ22a〜22dでは、複数枚の記録材Pが送り出されることがあるが、BCローラ23a、23b、23c、23dによって確実に一枚だけ分離される。BCローラ23a〜23dによって一枚だけ分離された記録材Pは、さらに引き抜きローラ24a〜24d、レジ前ローラ26によって搬送され、レジストローラ25まで搬送される。また、手差しトレイ27に収納された記録材Pは、BCローラ29によって一枚分離され、レジ前ローラ26によってレジストローラ25まで搬送される。また、デッキ28に収納された記録材Pは、ピックアップローラ60によって給紙ローラ61まで複数枚搬送され、給紙ローラ61によって一枚だけ確実に分離され、引き抜きローラ62まで搬送される。さらに記録材Pはレジ前ローラ26によってレジストローラ25まで搬送される。

中間転写ユニットについて詳細に説明する。30は中間転写ベルトであり、その材料として例えば、PET[ポリエチレンテレフタレート]やPVdF[ポリフッ化ビニリデン]などが用いられる。32は中間転写ベルト30に駆動を伝達する駆動ローラであり、ばね（不図示）の付勢によって中間転写ベルト30に適度な張力を与えるテンションローラ33、中間転写ベルトを挟んで二次転写領域を形成する従動ローラ34によって支持されている。駆動ローラ32は金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴム（ウレタンまたはクロロプレン）をコーティングしてベルトとのスリップを防いでいる。駆動ローラ32はステッピングモータ（不図示）によって回転駆動される。各感光ドラム11a〜11dと中間転写ベルト30が対向する位置の、中間転写ベルト30の裏には、トナー像を中間転写ベルト30に転写するための高圧が印可されている一次転写ローラ35a〜35dが配置されている。従動ローラ34に対向して二次転写ローラ36が配置され、中間転写ベルト30とのニップによって二次転写領域を形成する。二次転写ローラ36は中間転写体に対して適度な圧力で加圧されている。また、中間転写ベルト30上、二次転写領域の下流には中間転写ベルト30の画像形成面をクリーニングするためのクリーニング装置50が配され、前記クリーニング装置50は、クリーナーブレード51（材質としては、ポリウレタンゴムなどが用いられる）および廃トナーを収納する廃トナーボックス52から成る。

定着ユニット40は、内部にハロゲンヒーターなどの熱源を備えた定着ローラ41aとそのローラに加圧される41b（このローラにも熱源を備える場合もある）、上記ローラ対から排出されてきた記録材Pを搬送する内排紙ローラ44から成る。

一方、レジストローラまで搬送された記録材Pは、レジストローラよりも上流のローラの回転駆動を止めて一旦停止させ、画像形成部の画像形成タイミングに合わせてレジストローラ25を含む上流のローラの回転駆動が再開される。記録材Ｐは後述の二次転写領域へ送り出される。二次転写領域において画像が転写され、定着ユニット40において画像が定着された記録材Pは、内排紙ローラ44を通過した後、切り替えフラッパー73によって、搬送先が切り替えられる。切り替えフラッパー73がフェイスアップ排紙側にある場合は、記録材Pは外排紙ローラ45によってフェイスアップ排紙トレイ2に排出される。一方、切り替えフラッパー73がフェイスダウン排紙側にある場合は、記録材Pは反転ローラ72a、72b、72cの方向へ搬送され、フェイスダウン排紙トレイ3へ排出される。なお、記録材Pの搬送路には、記録材Pの通過を検知するために複数のセンサが配置されており、給紙リトライセンサ64a、64b、64c、64d、デッキ給紙センサ65、デッキ引き抜きセンサ66、レジストセンサ67、内排紙センサ68、フェイスダウン排紙センサ69、両面プレレジセンサ70、両面再給紙センサ71、等がある。また、記録材Pを収納するカセット21a〜21dには、記録材Pの有無を検知するカセット紙ありなしセンサ63a、63b、63c、63dが配置され、手差しトレイ27には手差しトレイ27上の記録材Pの有無を検知する手差しトレイ紙ありなしセンサ74が配置され、デッキ28にはデッキ28内の記録材Pの有無を検知するデッキ紙ありなしセンサ75が配置されている。

制御ユニットは、上記各ユニット内の機構の動作を制御するための制御基板（不図示）や、モータドライブ基板（不図示）などから成る。

操作部4は、画像形成装置1の上面に配置されており、記録材Pの収納された給紙部（給紙カセット21a〜21d、手差しトレイ27、デッキ28）の選択、排紙トレイ（フェイスアップトレイ2、フェイスダウントレイ3）の選択、タブ紙束の指定等が可能である。

次に装置の動作に即して説明を加える。一例として、カセット21aから記録材Pを搬送する場合を説明する。

画像形成動作開始信号が発せられてから所定時間経過後、まずピックアップローラ22aにより、カセット21aから転写材Pが一枚ずつ送り出される。そして転写材Ｐが給紙ローラ23a、引き抜きローラ24a、レジ前ローラ26を経由して、レジストローラ25まで搬送される。その時レジストローラ25は停止されており、紙先端はニップ部に突き当たる。その後、画像形成部が画像の形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラは回転を始める。この回転時期は、転写材Pと画像形成部より中間転写ベルト上に一次転写されたトナー画像とが二次転写領域においてちょうど一致するようにそのタイミングが設定されている。

一方、画像形成部では、画像形成動作開始信号が発せられると、前述したプロセスにより中間転写ベルト30の回転方向において一番上流にある感光ドラム11d上に形成されたトナー画像が、高電圧が印加された転写ローラ35dによって一次転写領域において中間転写ベルト30に一次転写される。一次転写されたトナー像は次の一次転写領域まで搬送される。そこでは各画像形成部間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上に画像先端を合わせて次のトナー像が転写される事になる。以下も同様の工程が繰り返され、結局4色のトナー像が中間転写ベルト31上において一次転写される。

その後記録材Pが二次転写領域に進入、中間転写ベルト31に接触すると、記録材Pの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ36に、高電圧が印加される。そして前述したプロセスにより中間転写ベルト上に形成された4色のトナー画像が記録材Pの表面に転写される。その後記録材Pは定着ローラニップ部まで案内される。そしてローラ対41a、41bの熱及びニップの圧力によってトナー画像が紙表面に定着される。その後、切り替えフラッパーの切り替え方向に応じて、フェイスアップ排紙トレイ2またはフェイスダウントレイ3に排出される。

図２は本実施例における画像形成装置1の制御ブロック図である。

CPU101は画像形成装置の基本制御を行う。CPU101には制御プログラムが書き込まれたROM102及び処理を行うためのワークRAM103がアドレスバス又はデータバスを介して接続されている。画像形成部には画像形成動作を行うための不図示のモータ、クラッチ、センサ等各負荷が接続されている。CPU101は制御プログラムの内容に従って、画像形成動作を実行する。

また、CPU101には操作部4が接続されている。更にCPU101には、原稿画像をデジタルデータに変換するリーダー部104と、デジタルデータに対して画像処理を行う画像処理部105、画像処理部105にて処理された画像データを蓄積するためのHDD106が接続されている。

ネットワークI/F107は、ネットワークを介して接続された外部のクライアントPC108とのデータ入出力を行うインターフェースで、例えば、クライアントPC108からネットワークを介して送られたPDL情報をHDD106に蓄積し、画像データとしてプリンタ部100に出力したり、リーダー部104で読取られた画像データをHDD106に蓄積し、ネットワークを介してクライアントPC108に出力したりできる。

更にCPU101にはフィニッシャ制御部109が接続されており、プリンタ部100から排出された記録材Pのフィニッシングを指示する。

次に、本発明の実施例の第1の形態について説明する。

図３は、本実施例の第1の形態において定着を行う際のパス構成を説明するブロック図である。

２０１は記録用シート媒体が収納されている用紙カセット、２１１は画像形成部、２１２及び２１３は定着部である。また、それぞれの定着部を通過するための経路を図中の矢印で説明すると、定着部２１２のみを通過するシングル定着モードの時の経路は「Ｐ１１→Ｐ１２→Ｐ１４」、定着部２１２、２１３の双方を通過するタンデム定着モードの時の経路は「Ｐ１１→Ｐ１３→Ｐ１４」となる。

このような構成の装置において、プリントを行う際の定着モードの決定の仕方について図４〜図６を用いて説明する。

図４は、記録材Ｐの種類、プリント設定の条件と、それによって決定される定着モードの関係について示したものである。図４（ａ）は、紙種から決定される定着モードを示す表であり、紙種や坪量に応じて最適な定着の熱量を与えるために、シングル定着モード、タンデム定着モードが設定されている。また、図４（ｂ）は、プリント設定から決定される定着モードを示す表であり、グロスアップモードや、写真画質モードなどは、通常より多目の熱量を与えるためにタンデム定着モードによって定着を行うように設定されている。これらにおいて、記録材Ｐの種類、もしくはプリント設定のどちらかでタンデム定着モードが設定されている場合には、タンデム定着モードによって定着を行う。

図５は、第一定着（定着部２１２）と第二定着（定着部２１３）の定着温度と定着モードとの関係を示したものである。図4の記録材Ｐの種類やプリント設定で定着モードが決定されるが、第一定着の定着温度が所定温度に満たない場合で、第二定着を通せば定着が完了する場合には、シングル定着モードをタンデム定着モードに切り替えて、定着を行う。これによって、第一定着が定着可能温度になるのを待たずに、プリント動作を開始することが可能となる。この例においては、第一定着の温度が151℃〜180℃の範囲で、第二定着の温度が141℃〜170℃の範囲であった場合に、シングル定着モードをタンデム定着モードに切り替えている。ここで、第一定着の温度で181℃〜200℃は、第一定着のみでも定着が可能な範囲である。また、151℃〜180℃の範囲は、第一定着のみでの定着は熱量不足のために行うことができないが、第二定着によって再定着を行えば定着が可能な範囲である。さらに、150℃未満の範囲は、第一定着のみでの定着が行えないとともに、この温度の範囲で通紙を行うと、定着器の定着ローラ側に未定着トナーが付着してしまう（トナーオフセット）現象が発生してしまう範囲であり、この温度においては、プリント動作を開始することはできないことを示している。第二定着に関しても同様であるが、第一定着によってトナーが定着してしまっている場合には、第二定着が通紙不可温度である140℃未満であっても、トナーオフセットが発生してしまうことは無い。

図６は、定着を行う際の制御動作を示すフローチャートであり、記録材Ｐの種類やプリント設定で定着モードが決定された後、定着温度によって定着モードを切り替えるか否かを判定する制御ルーチンを示すものである。

先ず、ステップＳ１０１で、第一定着が単独で定着可能な温度であるか否かを判断する。単独で定着が可能であった場合はステップＳ１０２に進み、定着モードはそのままシングル定着モードで決定される。ステップＳ１０１で単独で定着することが可能でなかった場合はステップＳ１０３に進み、プリントの設定がスピード優先か否かを判定する。ここで、スピード優先とは、より高速に画像形成を行うスピード優先印字のことである。また、スピード優先で無い場合は、より高画質に画像形成を行う画質優先印字となる。ステップＳ１０３においてスピード優先で無かった場合はステップＳ１０４に進み、第一定着で単独に定着が可能な温度に到達するのを待って、ステップＳ１０２に進み、シングル定着モードとして動作する。ステップＳ１０３において、スピード優先であった場合は、ステップＳ１０５に進み、第一定着が通紙可能温度に到達しているか否かを判定する。到達していない場合は到達するまで待ち、到達するとステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、第二定着が定着可能な温度か否かを判定する。通常、第一定着が通紙可能な場合はほぼ第二定着が通紙可能となっており、ステップＳ１０７に進んで、シングル定着モードをタンデム定着モードに切り替えて定着を行う。ステップＳ１０６において、第二定着が定着可能温度で無かった場合には、ステップＳ１０１に戻り、Ｓ１０１からＳ１０７の処理を繰り返す。Ｓ１０６においてステップＳ１０１まで戻るのは、第二定着が定着可能温度に達する前に、第一定着が単独で定着可能温度に到達する場合もあり、この場合は定着モードを切り替えずにシングル定着モードのまま定着を行うようにするためである。

図7は、第一定着の温調制御を説明する図であり、電源投入時の定着立ち上げ途中にプリント開始要求があった場合を示している。立ち上げ途中にシングル定着モードのプリント動作が来た場合には、タンデム定着モードに切り替えてプリント動作を行うが、図のように、タンデム定着モードによるプリント動作を開始した場合には、第一定着は温調温度を上昇しないように、プリント開始時の定着温度を保つように制御する。これは、一連のプリント出力の最初と最後において、出力物に違いが出ないように、同じ熱量で定着を行うようにするためである。

以上の制御を行うことで、記録材Ｐの種類やプリント設定で定着モードが決定された後でも、定着温度によって定着モードを切り替えることが可能となり、定着温度が低い場合でもプリント動作を実行することが可能となる。

（実施例２）
続いて、本発明の実施例の第２の形態について説明する。

第2の形態においては、第1の形態と定着モードの切り替えの仕組みは同じであるが、定着器の配置が若干異なっている。図８に示すように、定着部２１２及び２１３は直列に配置されており、定着部２１３には不図示の定着ローラを脱着する機構を備えている。この構成において、シングル定着モードの場合は定着部２１３は定着ローラを脱し、定着部２１２のみで定着を行う。また、タンデム定着モードの場合は、定着部２１３を着し、定着部２１２及び２１３によって定着を行う。以上のような構成をとることで、実施例の第1の形態と同等の機能を実現することが可能となる。

本実施例における画像形成装置を説明する断面図 画像形成装置1の制御ブロックを説明する図 本実施例の第1の形態のパス構成を説明するブロック図 （ａ）紙種から決定される定着モードを示す表 （ｂ）プリント設定から決定される定着モードを示す表 定着温度によって切り替えられる定着モードを示す表 定着モード決定手順を説明するためのフローチャート 第一定着の温調制御を説明する図 本実施例の第2の形態のパス構成を説明するブロック図

Claims (5)

1. 記録用シート上に転写されたトナー画像を定着する第一及び第二の2つの定着手段と、
   第一と第二の定着手段の温度を検出する温度検出手段と、
   検出された定着温度に基づいて第一と第二の定着手段の温調制御を行う定着温調手段と、
   第一の定着手段のみを用いて定着を行うシングル定着モードと、
   第一と第二の定着手段を用いて定着を行うタンデム定着モードと、
   記録用シートの種類とプリント設定に応じてシングル定着モードとタンデム定着モードを選択して画像形成制御を行う制御手段と、
   を有する画像形成装置において、
   第一の定着手段の定着温度が単独で定着することが不可能な温度である場合は、前記制御手段はシングル定着モードをタンデム定着モードに切り替えて制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. より高画質に画像形成を行う画質優先印字と、より高速に画像形成を行うスピード優先印字を設定する優先印字設定手段を有し、
   前記制御手段は、スピード優先印字が設定されているときのみシングル定着モードをタンデム定着モードに切り替えて制御を行うことを特徴とする請求項1の画像形成装置。
3. 前記制御手段がシングル定着モードをタンデム定着モードに切り替えて制御を行う時は、前記定着温調手段がその時点で温度検出手段によって検出された第一の定着手段の定着温度を保つように温調制御を行うことを特徴とする請求項1の画像形成装置。
4. 第一の定着手段後に、記録用シートの搬送パスが2つに分岐し、1つは記録用シートを第二の定着手段を経由して機外へ排出するタンデム定着パス、もう1つはそのまま機外へ排出するシングル定着パスであることを特徴とする請求項1の画像形成装置。
5. 第二の定着手段には、通過する記録用シートの定着を行わないようにするための脱着機構を有し、
   記録用シートを搬送する搬送パス上に、第一の定着手段と第二の定着手段とが直列に配置されていることを特徴とする請求項1の画像形成装置。

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