JP2007316131A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高価なヒータを用いなくともエネルギー消費量を抑制しつつ、用紙に良好なトナー像を定着させる。
【解決手段】排出スイッチ８００が１枚目の用紙Ｐの後端を検出した時刻Ｔ６において、搬送制御部６０１は、加熱ローラ１４１を用紙搬送速度よりも低い第２の速度で回転させ、搬送待機時間Ｉ１において、加圧ローラ１４２の温度が低温になることを防止する。時刻Ｔ６から所定の搬送待機時間Ｉ１が経過した時刻Ｔ９において、搬送制御部６０１は、加熱ローラ１４１を用紙搬送速度で回転させ、トナー像の定着時に加圧ローラ１４２の温度を定着温度まで上昇させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、デジタル複合機等の画像形成装置に関するものである。

近年、感光体ドラムに、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分毎のトナー像を順次形成し、これらのトナー像を順次中間転写ベルトに重ねて転写して中間転写ベルトにカラーのトナー像を形成し、このカラーのトナー像を用紙に転写する。そして、カラーのトナー像を定着ローラで用紙に定着してカラー画像を形成するロータリー式の画像形成装置が知られている。

このようなロータリー式の画像形成装置では、中間転写ベルトに４色のトナー像を形成するまでに、一定の時間を要することから、転写位置の手前に配設されたレジストローラまで用紙を搬送する一次給紙が終了した後、所定の搬送待機時間が経過するまで、用紙の搬送を待機させる。

ところで、定着ローラは、ヒータを備える加熱ローラと、この加熱ローラに従動する加圧ローラとを備え、両ローラで用紙を挟持することで、用紙に転写されたカラーのトナー像を定着させている。

そのため、前記搬送待機時間において、ヒータを常に一定の温度に制御すると、ヒータによる熱が加圧ローラに移動し、加圧ローラがその熱を放出するため、ヒータのエネルギー消費量が多くなると共に、加圧ローラにより放出される熱により画像形成装置の機内の温度が上昇するという問題がある。

そこで、従来の画像形成装置では、搬送待機時間にヒータをオフし、定着時にヒータをオンする手法や、ヒータの温度を下げ、ヒータの発熱量を抑制する手法が採用されている。

また、特許文献１には、定着ローラの温度が比較的低いとき、定着ローラの回転速度を低速回転とし、定着ローラの温度が比較的高いとき、定着ローラの回転速度を高速回転とし、画像形成を開始させるまでの待ち時間を短縮する技術が開示されている（特許文献１の段落［００５５］）。
特開２００３−２５５７３５号公報

しかしながら、搬送待機時間にヒータをオフする手法では、定着ローラの温度を速やかに所定の定着温度に上昇させる必要があり、そのためには、高性能のヒータを用いなければならず、コストが嵩むという問題がある。

また、搬送待機時間にヒータの温度を下げる手法では、定着ローラが用紙搬送速度で回転されているため、加熱ローラは、加圧ローラと接触する総面積が増大し、加圧ローラにより多くの熱が奪われ、用紙待機時間経過後にヒータの温度を上昇させても、加圧ローラの温度を所望の定着温度にすることができず、用紙にトナー像を定着させることが困難となる。

更に、特許文献１の手法では、定着ローラの温度制御に関する記載はなされているが、ロータリー式の画像形成装置において、中間転写ベルトにカラーのトナー像が転写されるまでの搬送待機時間を考慮した記載がなされていない。

本発明の目的は、高性能のヒータを用いなくともエネルギー消費量を抑制しつつ、用紙に良好なトナー像を定着させることができる画像形成装置を提供することである。

本発明による画像形成装置は、ロータリー現像方式でカラー画像を形成する画像形成装置であって、所定の第１の速度で用紙を搬送する搬送手段と、カラー画像を構成する色成分毎の画像データに従って、色成分毎のトナー像を感光体ドラムに順次形成し、中間転写ベルトに順次転写してカラーのトナー像を形成する画像形成手段と、ヒータを備える加熱ローラと、前記加熱ローラに従動する加圧ローラとを備え、前記中間転写ベルトによりカラーのトナー像が転写された用紙を、前記加熱ローラと前記加圧ローラとで挟持して搬送することで、カラーのトナー像を前記用紙に定着させる定着手段と、前記中間転写ベルトにカラーのトナー像を形成させるための所定の搬送待機期間が経過するまで前記中間転写ベルトへの用紙の搬送を待機させると共に加熱ローラの回転速度を制御する搬送制御手段と、前記加熱ローラの表面温度が用紙にトナー像を定着させることが可能な所定の定着温度を保つように前記ヒータを制御するヒータ制御手段とを備え、前記搬送制御手段は、前記搬送待機時間に、前記第１の速度より低い所定の第２の速度で前記加熱ローラを回転させ、前記搬送待機時間が経過したとき、前記加熱ローラを前記第１の速度で回転させることを特徴とする。

この構成によれば、ヒータ制御手段は、所定の定着温度を保つようにヒータを制御する。搬送制御手段は、中間転写ベルトにカラーのトナー像が形成されるまで、中間転写ベルトへの用紙の搬送を待機させる搬送待機時間において、加熱ローラを用紙搬送速度より低い第２の速度で回転させる。

これにより、加熱ローラは加圧ローラとの接触する総面積が減少し、加圧ローラによって奪われる熱が減少する結果、ヒータのエネルギー消費量が減少し、省エネルギー化を図ることが可能になると共に、機内の温度上昇を抑制することができる。すなわち、搬送待機時間において、加熱ローラを用紙搬送速度である第１の速度で回転させた場合、加熱ローラは、加圧ローラとの接触する総面積が増大するため、加圧ローラによって奪われる熱量が増大し、ヒータのエネルギー消費量が増大してしまう。しかしながら、本発明では、搬送待機時間において、加熱ローラを用紙搬送速度よりも低い第２の速度で回転させるため、ヒータによるエネルギー消費量を低くすることが可能となる。

また、搬送待機時間において、加熱ローラを第２の速度で回転させるため、加圧ローラが低温になることが防止され、搬送待機時間が経過したときに、加熱ローラが第１の速度で回転されるため、画像定着時に加圧ローラの温度を定着温度まで上昇させることが可能となり、用紙にトナー像を確実に定着させることができ、良好なカラー画像を形成することが可能となる。

また、上記構成において、前記定着手段の下流側に設けられた用紙検出手段を更に備え、前記搬送制御手段は、前記用紙検出手段が第１の用紙の後端を検出したときから、少なくとも前記中間転写ベルトに最後に転写される色成分のトナー像の形成が開始されるまでの時間を、前記第１の用紙の次に搬送される第２の用紙に対する前記搬送待機時間とすることが好ましい。

この構成によれば、第２の用紙の前に搬送された第１の用紙の後端が用紙検出手段に検出されてから中間転写ベルトに最後に転写される色成分のトナー像の形成が開始されるまでの時間が搬送待機時間とされるため、第２の用紙の定着時に加圧ローラの温度をより確実に定着温度まで上昇させることができる。

また、上記構成において、前記搬送制御手段は、前記搬送待機時間が経過するにつれて、前記第２の速度を上昇させることが好ましい。

この構成によれば、搬送待機時間が経過するにつれて、加熱ローラと加圧ローラとの接触する総面積が増大し、加圧ローラに移動する熱量が増大する結果、トナー像の定着時において、加熱ローラの温度をより確実に、定着温度まで上昇させることができる。

本発明によれば、搬送待機時間中には加熱ローラを用紙搬送速度である第１の速度よりも低い第２の速度で回転させ、搬送待機時間が経過したとき、第１の速度で加熱ローラを回転させるため、起動時間の短い高性能のヒータを用いなくとも、省エネルギー化を図りつつ、用紙に良好なトナー像を定着させることができる。

以下、本発明による画像形成装置の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態による画像形成装置の内部構造を示す側面図である。なお、図１におけるＹによる方向表示は、−Ｙが前方を示し、＋Ｙが後方を示す。また、図１に示す画像形成装置はプリンタである。図１に示すように、画像形成装置は、用紙束として貯留された用紙Ｐを後述する画像形成部１３へ送り込む給紙部１２と、この給紙部１２から送り込まれた用紙Ｐを搬送しながら用紙Ｐにトナー像を転写する画像形成部１３と、この画像形成部１３で用紙Ｐに転写されたトナー像に対し定着処理を施す定着部１４と、定着部１４で定着処理の施された用紙Ｐの排出先を切り換える排出先切換え部１５と、印刷処理が完了した用紙Ｐを排出する排紙部１６とが本体１１に装着されることによって構成されている。

給紙部１２は、本体１１内の下部に挿脱自在に装着された複数枚の用紙Ｐが貯留可能な用紙カセット１２１と、用紙Ｐを手差しで給紙するときに用いられる手差しトレイ１２２とを備えている。

用紙カセット１２１の前側上方位置には並設された２つのピックアップローラ１２３が設けられ、これらのピックアップローラ１２３の駆動によって用紙カセット１２１に貯留されている用紙Ｐが１枚ずつ繰り出され、このピックアップローラ１２３の下流側に設けられた軸心が左右方向（用紙搬送方向と直交する方向）に延びる大径の給紙ローラ１２４を介して画像形成部１３に向けて送り出される。

一方、手差しトレイ１２２の後方位置には、軸心が左右方向（用紙搬送方向と直交する方向）に延びた手差しローラ１２６が設けられ、手差しトレイ１２２を介して手差しで給紙された用紙は、この手差しローラ１２６の駆動で画像形成部１３へ向けて送り込まれる。

画像形成部１３は、感光体ドラム１３１と、帯電ローラ１３２と、露光装置１３３と、回転式現像装置２０と、トナーコンテナ３０と、中間転写ベルト１３４と、一次転写ローラ１３５と、二次転写ローラ１３６と、ローラクリーニング装置１３７と、ベルトクリーニング装置１３８とを備えている。

感光体ドラム１３１は、周面に静電潜像およびこの静電潜像に沿ってトナー像を形成させるためのものであり、本体１１の中央部において左右方向（図１の紙面に直行する方向）に延びた軸心回りに回転可能とされている。

帯電ローラ１３２は、感光体ドラム１３１の周面に帯電処理を施すことにより同周面に一様な電荷を形成させるためのものである。かかる帯電ローラ１３２は、図略の電源から印加された高圧電圧によって周面に所定の極性の電荷が形成される。かかる帯電ローラ１３２の周面が感光体ドラム１３１の周面に当接されていることにより、感光体ドラム１３１の周面に一様な電荷が形成される。

露光装置１３３は、帯電ローラ１３２により一様な電荷の付与された感光体ドラム１３１の周面に画像データに基づくレーザー光を照射することにより同周面に静電潜像を形成させる。

かかる露光装置１３３は、図略のコンピュータ等から入力された画像データに基づくレーザー光を照射するようになっており、このレーザー光の照射によって感光体ドラム１３１の周面に静電潜像を形成する。かかる静電潜像に回転式現像装置２０からのトナーが供給され、感光体ドラム１３１の周面にトナー像が形成され、このトナー像が周回している中間転写ベルト１３４に転写される。

回転式現像装置２０は、露光装置１３３からのレーザー光の照射により静電潜像の形成された感光体ドラム１３１の周面にトナーを供給することにより同周面にトナー像を形成させる。かかる回転式現像装置２０へは、複数のトナーコンテナ３０（ブラック〜イエロー用コンテナ３０Ｋ，３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙ）からそれぞれの色のトナーが供給されるようになっている。

中間転写ベルト１３４は、感光体ドラム１３１の周面に形成されたトナー像が転写され、一次転写ローラ１３５は、感光体ドラム１３１上のトナー像を静電的に引き剥がして中間転写ベルト１３４の表面に転写させる。

二次転写ローラ１３６は、中間転写ベルト１３４上のトナー像を静電的に引き剥がして給紙部１２から送り込まれた用紙Ｐに転写させる。

ローラクリーニング装置１３７は、中間転写ベルト１３４へ転写処理後の感光体ドラム１３１の周面を清浄化処理する。ベルトクリーニング装置１３８は、用紙Ｐに対する転写処理後の中間転写ベルト１３４の表面に清浄化処理を施す。

回転式現像装置２０は、側面視で（図１の紙面に直行する方向から見て）円形に形成された回転枠体２１と、この回転枠体２１に周方向で等ピッチに装着された４つの現像器２２（２２Ｋ，２２Ｃ，２２Ｍ，２２Ｙ）とを備えている。回転枠体２１は、感光体ドラム１３１の後方位置で感光体ドラム１３１の軸心と平行に、かつ、略同一高さレベルで配設された枠体軸２１１回りに回転可能に軸支されている。かかる回転枠体２１は、枠体軸２１１から径方向に向けて突設された４枚の仕切板２１２によって周方向に均等に４区画に区分され、各区画に現像器２２が装着されている。

現像器２２は、ブラックトナーが充填されるブラック用現像器２２Ｋと、シアントナーが充填されるシアン用現像器２２Ｃと、マゼンタのトナーが充填されるマゼンタ用現像器２２Ｍと、イエロートナーが充填されるイエロー用現像器２２Ｙとの４種類が存在する。そして、感光体ドラム１３１の周面にイエロートナーでトナー像を形成させるときは、回転枠体２１の枠体軸２１１回りの回転によってイエロー用現像器２２Ｙが感光体ドラム１３１と対向する位置に設定され、この状態で感光体ドラム１３１が一周することによりその周面にイエローのトナー像を形成させる。このイエローのトナー像は、周回している中間転写ベルト１３４に直ちに転写される。

感光体ドラム１３１の周面にマゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像を形成するときもイエローのときと同様であり、対象の色のトナーの充填された現像器２２を感光体ドラム１３１の周面と対向させ、これによって中間転写ベルト１３４への転写処理によりトナー像が消滅した感光体ドラム１３１の周面には次の色のトナー像が順次転写される。そして、中間転写ベルト１３４の周回と感光体ドラム１３１のトナー像形成動作とを適正に同期させることにより、中間転写ベルト１３４の表面に、カラー画像が形成される。このカラー画像が給紙部１２から給紙された用紙Ｐに二次転写ローラ１３６の作用で転写され、用紙Ｐにカラー印刷が行われる。

なお、二次転写ローラ１３６の直上流側の位置にはレジストローラ対１２５が設けられ、給紙部１２から画像形成部１３へ送り込まれた用紙Ｐは、このレジストローラ対１２５によって搬送タイミングが調整される。かかるレジストローラ対１２５による搬送タイミングのタイミング調整によって中間転写ベルト１３４上のカラー画像が用紙Ｐ上の適正な位置に転写される。また、レジストローラ対１２５近傍の上流側には、レジストローラ対１２５まで用紙Ｐが搬送された否かを検出するレジストスイッチ７００が配設されている。レジストスイッチ７００としては、マイクロスイッチを採用することができ、用紙Ｐと当接する当接部が用紙Ｐに当接している場合にオンし、当接部が用紙Ｐに当接していない場合にオフする。

中間転写ベルト１３４は、一次転写ローラ１３５と、この一次転写ローラ１３５の若干後方位置に設けられたアイドルローラ１３４ｃと、感光体ドラム１３１の下方の若干後方側に設けられた駆動ローラ１３４ａと、感光体ドラム１３１の下方の前方位置で駆動ローラ１３４ａと対向配置された従動ローラ１３４ｂとに掛け回されている。

従動ローラ１３４ｂは、コイルスプリング等の付勢部材１３４ｄの付勢力によって駆動ローラ１３４ａから離間する方向に向けて付勢され、これによって中間転写ベルト１３４の緊張状態が維持されるようになっている。そして、二次転写ローラ１３６は、駆動ローラ１３４ａの直下位置で中間転写ベルト１３４を介して当該駆動ローラ１３４ａと対向配置されている。

二次転写ローラ１３６には、中間転写ベルト１３４上のトナー画像を静電的に引き剥がすバイアス電圧が図略の電源から印加されている。従って、中間転写ベルト１３４と二次転写ローラ１３６との間を通過する用紙Ｐには、中間転写ベルト１３４のトナー画像が転写されることになる。

そして、駆動ローラ１３４ａとアイドルローラ１３４ｃとの間には、用紙Ｐに対する転写処理後の中間転写ベルト１３４の表面を清浄化処理するベルトクリーニング装置１３８が設けられ、このベルトクリーニング装置１３８によって清浄化処理が施された中間転写ベルト１３４は、次の転写処理を受けるために感光体ドラム１３１へ向かうことになる。

定着部１４は、画像形成部１３で用紙Ｐに転写された転写画像に定着処理を施すものであり、加熱ローラ１４１と、加熱ローラ１４１に対向配置され、周面が加熱ローラ１４１の周面に押圧当接される加圧ローラ１４２とを備えて構成されている。そして、画像形成部１３で中間転写ベルト１３４により転写処理の施された用紙Ｐは、中間転写ベルト１３４と二次転写ローラ１３６とに挟持された状態で中間転写ベルト１３４の周回に誘導されて定着部１４に導入され、加熱ローラ１４１と加圧ローラ１４２との間を通過するときの加熱によりトナー像が当該用紙Ｐに定着処理される。

定着部１４近傍の下流側には、用紙Ｐの通過を検出する排出スイッチ８００が配設されている。排出スイッチ８００（用紙検出手段）としては、例えばマイクロスイッチが採用され、用紙Ｐと当接する当接部が用紙Ｐに当接しているときにオンし、当接部が用紙Ｐに当接していないときにオフする。

定着処理後の用紙Ｐは、第１排出ローラ対１４３の駆動により排紙搬送路１０１へ導出され、第２排出ローラ対１０２の順駆動で排紙搬送路１０１に上昇され、排紙口１６２を通って本体１１の頂部に設けられた排紙トレイ１６１へ排出される。

排出先切換え部１５は、用紙Ｐに対して両面印刷を施す場合に利用されるものであり、片面の定着処理が完了して定着部１４から一旦排紙搬送路１０１へ送り出された用紙Ｐを表裏逆転させた状態で再度画像形成部１３へ返送する。かかる排出先切換え部１５は、排紙搬送路１０１の下端部に第１排出ローラ対１４３の下方のものと周面同士が互いに当接するように対向配置された返送ローラ１５１と、この返送ローラ１５１の下部から定着部１４の下を通ってレジストローラ対１２５の上流側（図１における右側）へ延びた返送搬送路１５２とを備えている。

そして、用紙Ｐに両面印刷を施すに際しては、片面印刷が完了した定着処理後の用紙Ｐを、その後端が第１排出ローラ対１４３を通過するまで排紙搬送路１０１へ導出し、引き続き第２排出ローラ対１０２を逆駆動させるようになされている。こうすることで片面印刷の完了した用紙Ｐは、返送ローラ１５１の駆動に誘導されて返送搬送路１５２へ逆送され、この返送搬送路１５２を通って表裏が逆転した状態でレジストローラ対１２５へ向かうため、以後、画像形成部１３において当該用紙Ｐの裏面側に印刷処理が施されることになる。

なお、返送搬送路１５２におけるレジストローラ対１２５の下部前方には、返送ローラ対１５３が設けられ、返送搬送路１５２を移動中の用紙Ｐは、この返送ローラ対１５３の駆動でレジストローラ対１２５へ向けて確実に返送されるようになっている。

図２は、図１に示す画像形成装置の機能ブロック図を示している。画像形成装置は、搬送部２００（搬送手段）、定着部３００（定着手段）、中間転写部４００（画像形成手段）、トナー像形成部５００（画像形成手段）、制御部６００、レジストスイッチ７００、及び排出スイッチ８００を備えている。

搬送部２００は、図１に示すピックアップローラ１２３、給紙ローラ１２４、レジストローラ対１２５、及び第２排出ローラ対１０２等を含み、ピックアップローラ１２３を駆動する給紙クラッチ２０１と、給紙ローラ１２４を駆動するフィードクラッチ２０２と、レジストローラ対１２５を駆動するレジストクラッチ２０３とを備えている。

定着部３００は、図１に示す定着部１４を含み、加熱ローラ１４１を駆動する定着モータ３０１と、加熱ローラ１４１の近傍に配設され、加熱ローラ１４１の表面の温度を測定する温度センサ３０２と、加熱ローラ１４１を加熱するヒータ３０３とを備えている。そして、定着部３００は、中間転写部４００によりカラーのトナー像が転写された用紙Ｐを加熱ローラ１４１と加圧ローラ１４２とで挟持して搬送することで、カラーのトナー像を用紙Ｐに定着させる。ここで、定着モータ３０１としてはステッピングモータを採用することができる。また、ヒータ３０３としては、起動時間が比較的遅い安価なヒータを採用することができる。

中間転写部４００は、図１に示す駆動ローラ１３４ａ、従動ローラ１３４ｂ、中間転写ベルト１３４等を含み、駆動ローラ１３４ａを駆動させる中間転写クラッチ４０１を備えている。そして、中間転写部４００は、搬送制御部６０１の制御の下、トナー像形成部５００によって形成されたマゼンタ、シアン、ブラック、イエローのトナー像が中間転写ベルト１３４に順次転写されることで、カラーのトナー像を形成し、形成したカラーのトナー像を用紙Ｐに転写する。

トナー像形成部５００は、図１に示す露光装置１３３、感光体ドラム１３１、及び回転式現像装置２０等を含み、カラー画像を構成する色成分毎の画像データに従って、色成分毎のトナー像を順次、感光体ドラム１３１に形成し、中間転写ベルト１３４に順次転写する。

制御部６００は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、及びＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等から構成され、画像形成装置の全体の制御を司る。本実施の形態では、制御部６００は、特に、搬送制御部６０１、露光制御部６０２、及びヒータ制御部６０３の機能を備えている。これらの機能は、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することで実現される。

搬送制御部６０１は、レジストスイッチ７００及び排出スイッチ８００による検出結果等に基づいて、給紙クラッチ２０１、フィードクラッチ２０２、レジストクラッチ２０３、定着モータ３０１、及び中間転写クラッチ４０１等をオン・オフ制御し、用紙Ｐを給紙部１２から排紙部１６まで予め定められた用紙搬送速度（第１の速度）で搬送する。ここで、搬送制御部６０１は、給紙部１２から用紙Ｐの搬送を開始した後、レジストスイッチ７００が用紙Ｐを検出してから用紙Ｐの先端がレジストローラ対１２５の先端に到達するまでの所定時間が経過したときに、給紙クラッチ２０１、フィードクラッチ２０２をオフし、用紙Ｐの搬送を停止させる。なお、用紙Ｐをレジストローラ対１２５まで搬送することを一次給紙と呼ぶ。

また、搬送制御部６０１は、排出スイッチ８００が用紙Ｐの後端を検出したときから所定の搬送待機時間が経過するまで、加熱ローラ１４１の回転速度が用紙搬送速度より低い所定の速度（第２の速度）となるように、定着モータ３０１を制御する。なお、第２の速度としては、トナー像の定着時に加圧ローラ１４２の温度が定着温度に復帰することが可能な速度とすることが好ましい。一方、搬送制御部６０１は、搬送待機時間以外においては、加熱ローラ１４１の回転速度が用紙搬送速度となるように、定着モータ３０１を制御する。ここで、搬送待機時間は、排出スイッチ８００が１枚目の用紙Ｐの後端を検出したときから、露光制御部６０２が少なくとも２枚目の用紙のイエローの画像書き出し信号を出力するまでの予め定められた時間である。

また、搬送制御部６０１は、前記搬送待機時間が経過したときに、レジストクラッチ２０３をオンして、レジストローラ対１２５で待機している用紙Ｐの給紙を開始する。なお、レジストローラ対１２５で待機している用紙Ｐを排紙部１６まで搬送することを二次給紙と呼ぶ。

露光制御部６０２は、１枚のカラーの画像データを構成する色成分毎の画像データによる色成分毎のトナー像が感光体ドラム１３１に順次形成されるように、トナー像形成部５００を制御する。具体的には、露光制御部６０２は、マゼンタ、シアン、ブラック、イエローの順でトナー像を形成し、マゼンタのトナー像の形成を開始するときは、露光装置１３３にマゼンタの画像データによる露光を開始させるための画像書き出し信号を出力し、シアンのトナー像の形成を開始するときは、露光装置１３３にシアンの画像データによる露光を開始させるための画像書き出し信号を出力し、ブラックのトナー像の形成を開始するときは、露光装置１３３にブラックの画像データによる露光を開始させるための画像書き出し信号を出力し、イエローのトナー像の形成を開始するときは、露光装置１３３にイエローの画像データによる露光を開始させるための画像書き出し信号を出力する。

また、露光制御部６０２は、用紙Ｐの一次給紙が完了するころに、マゼンタの画像書き出し信号を露光装置１３３に出力し、前記搬送待機時間が経過して、搬送制御部６０１により用紙Ｐの二次給紙が開始されるときまでには、マゼンタ、シアン、ブラックの３色のトナー像が中間転写ベルト１３４に形成されるように、中間転写部４００及びトナー像形成部５００を制御する。

ヒータ制御部６０３は、温度センサ３０２による加熱ローラ１４１の表面の温度の検出結果を基に、加熱ローラ１４１の表面の温度が、予め定められた定着温度を維持するようにヒータ３０３をフィードバック制御する。ここで、定着温度としては、トナーを溶融して用紙Ｐにトナー像を定着させることが可能な温度が採用されている。

次に、画像形成装置の動作について説明する。図３は画像形成装置の動作を示すタイミングチャートである。図３（ａ）は、露光制御部６０２が露光装置１３３に、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）、及びイエロー（Ｙ）の画像書き出し信号を出力するタイミングを示している。図３（ｂ）は、ピックアップローラ１２３を駆動する給紙クラッチ２０１のオン・オフタイミングを示し、ハイレベルがオフを示し、ローレベルがオンを示す。図３（ｃ）は、給紙ローラ１２４を駆動するフィードクラッチ２０２のオン・オフタイミングを示し、ハイレベルがオフを示し、ローレベルがオンを示す。

図３（ｄ）は、レジストスイッチ７００のオン・オフタイミングを示し、ハイレベルがオフを示し、ローレベルがオンを示す。図３（ｅ）は、レジストローラ対１２５を駆動するレジストクラッチ２０３のオン・オフタイミングを示し、ハイレベルがオフを示し、ローレベルがオンを示す。図３（ｆ）は、排出スイッチ８００のオン・オフタイミングを示し、ハイレベルがオフを示し、ローレベルがオンを示す。

図３（ｇ）は定着モータ３０１の回転速度を示し、ハイレベルが用紙搬送速度よりも低い所定の速度（第２の速度：例えば、用紙搬送速度の７０％）を示し、ローレベルが用紙搬送速度を示している。

まず、時刻Ｔ１において、搬送制御部６０１は、レジストクラッチ２０３をオンして、１枚目の用紙Ｐの二次給紙を開始する。ここで、搬送制御部６０１は、給紙クラッチ２０１及びフィードクラッチ２０２をオンして、２枚目の用紙Ｐを給紙部１２からピックアップして、２枚目の用紙Ｐの一次給紙を開始する。時刻Ｔ２において、搬送制御部６０１は、１枚目の用紙Ｐの後端がレジストスイッチ７００を通過し、レジストスイッチ７００がオフされたため、時刻Ｔ２から所定時間が経過した時刻Ｔ３において、レジストクラッチ２０３をオフさせる。

時刻Ｔ４において、レジストスイッチ７００が２枚目の用紙Ｐの先端を検出してオンしたため、搬送制御部６０１は、時刻Ｔ４から２枚目の用紙Ｐの先端がレジストローラ対１２５に到達するまでの所定時間経過した時刻Ｔ５において、給紙クラッチ２０１及びフィードクラッチ２０２をオフし、２枚目の用紙Ｐの一次給紙を終了させる。このとき、排出スイッチ８００はオンしており、１枚目の用紙Ｐは排出スイッチ８００上に位置していることが分かる。

また、時刻Ｔ４が経過するころに、露光制御部６０２は、マゼンタの画像書き出し信号を露光装置１３３に出力し、感光体ドラム１３１へのマゼンタのトナー像の形成を開始させる。

時刻Ｔ６において、１枚目の用紙Ｐの後端が排出スイッチ８００を通過し、排出スイッチ８００がオフしたため、搬送制御部６０１は、定着モータ３０１の回転速度を用紙搬送速度から用紙搬送速度の７０％の速度に低下させる。このとき、レジストクラッチ２０３はオフされていることから、２枚目の用紙Ｐはレジストローラ対１２５の位置で搬送が停止されていることが分かる。

時刻Ｔ７において、露光制御部６０２は、シアンのトナー像の画像書き出し信号を露光装置１３３に出力し、感光体ドラム１３１にシアンのトナー像の形成を開始させる。なお、搬送制御部６０１は、時刻Ｔ５から時刻Ｔ７までの期間で、感光体ドラム１３１にマゼンタのトナー像が形成され、このマゼンタのトナー像が中間転写ベルト１３４に転写され、感光体ドラム１３１からマゼンタのトナー像が消去されるように、中間転写部４００及びトナー像形成部５００を制御する。

時刻Ｔ８において、露光制御部６０２は、ブラックのトナー像の画像書き出し信号を露光装置１３３に出力し、感光体ドラム１３１にブラックのトナー像の形成を開始させる。なお、搬送制御部６０１は、時刻Ｔ７から時刻Ｔ８までの期間で、感光体ドラム１３１にシアンのトナー像が形成され、このシアンのトナー像が中間転写ベルト１３４に転写され、感光体ドラム１３１からシアンのトナー像が消去されるように、中間転写部４００及びトナー像形成部５００を制御する。

時刻Ｔ６から搬送待機時間Ｉ１が経過した時刻Ｔ９において、搬送制御部６０１は、レジストクラッチ２０３をオンし、２枚目の用紙Ｐの二次給紙を開始すると共に、定着モータ３０１の回転速度を用紙搬送速度に上昇させる。また、このとき、搬送制御部６０１は、給紙クラッチ２０１及びフィードクラッチ２０２をオンし、３枚目の用紙Ｐの一次給紙を開始する。実際には、２枚目の用紙Ｐは、一次給紙が終了した時刻Ｔ５から二次給紙が開始される時刻Ｔ９まで、待機されることになるが、本実施の形態では、時刻Ｔ６から時刻Ｔ９までの時間を搬送待機時間と呼ぶことにする。

時刻Ｔ１０において、露光制御部６０２は、イエローのトナー像の画像書き出し信号を露光装置１３３に出力し、感光体ドラム１３１にイエローのトナー像の形成を開始する。なお、搬送制御部６０１は、時刻Ｔ８から時刻Ｔ１０までの期間で、感光体ドラム１３１にブラックのトナー像が形成され、このブラックのトナー像が中間転写ベルト１３４に転写され、感光体ドラム１３１からブラックのトナー像が消去されるように、中間転写部４００及びトナー像形成部５００を制御する。

従って、中間転写ベルト１３４にマゼンタ、シアン、ブラックの３色のトナー像を形成するためにレジストローラ対１２５で用紙Ｐを待機させている間、加熱ローラ１４１は、用紙搬送速度の７０％の速度で回転する。そして、搬送待機時間Ｉ１が経過し、用紙Ｐの二次給紙が開始されてから、カラーのトナー像が転写された用紙Ｐが加熱ローラ１４１に到達する間、加熱ローラ１４１は、用紙搬送速度で回転することになる。

そのため、加熱ローラ１４１は加圧ローラ１４２との接触する総面積が減少し、加圧ローラ１４２によって奪われる熱量が減少する結果、ヒータ３０３のエネルギー消費量が減少し、省エネルギー化を図ることが可能になると共に、機内の温度上昇を抑制することができる。

図４は、本画像形成装置による効果を説明する図であり、（ａ）は加熱ローラ１４１を用紙搬送速度で回転させたときの加熱ローラ１４１及び加圧ローラ１４２の温度分布を示し、（ｂ）は加熱ローラ１４１を用紙搬送速度より低い速度で回転させたときの加熱ローラ１４１及び加圧ローラ１４２の温度分布を示している。なお、加熱ローラ１４１及び加圧ローラ１４２内に放射状に記された円は温度を示し、色が濃いほど高温を示している。

図４（ａ）に示すように、加熱ローラ１４１を用紙搬送速度で回転させると、加熱ローラ１４１と加圧ローラ１４２との接触する総面積が増大する結果、加熱ローラ１４１から加圧ローラ１４２に移動する熱量が増大する。ここで、ヒータ制御部６０３は、加熱ローラ１４１の表面温度が一定温度となるようにヒータ３０３を制御している。その結果、ヒータ３０３によるエネルギー消費量が増大する。また、加圧ローラ１４２から放出される熱量も増大するため、機内の温度も上昇してしまう。

一方、図４（ｂ）に示すように、加熱ローラ１４１を用紙搬送速度より低い速度で回転させると、加熱ローラ１４１と加圧ローラ１４２との接触する総面積が減少するため、加熱ローラ１４１から加圧ローラ１４２へ移動する熱量が減少する。その結果、ヒータ制御部６０３が加熱ローラ１４１の表面の温度が一定温度を保つようにヒータ３０３を制御しても、ヒータ３０３によって消費される熱量が減少する結果、省エネルギー化を図ることが可能となる。

ここで、加熱ローラ１４１から加圧ローラ１４２への熱量の移動を低減させるために、加熱ローラ１４１の回転を停止させることも考えられるが、こうすると、加圧ローラ１４２は、加熱ローラ１４１と接触している箇所のみ高温となり、他の箇所は低温になってしまい、加圧ローラ１４２は全体として温度が低くなり、トナーを溶融してトナー像を用紙Ｐに定着させることが困難となる。

本画像形成装置では、搬送待機時間Ｉ１において、加熱ローラ１４１を用紙搬送速度の７０％の速度で回転させ、搬送待機時間Ｉ１が経過したときに、加熱ローラ１４１を用紙搬送速度で回転させて、加圧ローラ１４２の温度が低温になることを防止しているため、加熱ローラ１４１がカラーのトナー像を用紙Ｐに定着させるときには、加圧ローラ１４２表面の全域の温度を定着温度まで上昇させることが可能となり、用紙Ｐにトナー像を定着させることが可能となる。

すなわち、本画像形成装置では、中間転写ベルト１３４にマゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成するために一次搬送が終了された用紙Ｐをレジストローラ対１２５で待機させているときには、省エネルギー化を図るために、加熱ローラ１４１の搬送速度を用紙搬送速度よりも低い速度（第２の速度）で回転させ、用紙Ｐの二次搬送を開始するときには、加圧ローラ１４２の温度を上昇させるために加熱ローラ１４１を用紙搬送速度（第１の速度）で回転させている。そのため、高価なヒータを用いなくとも、省エネルギー化を図りつつ、良好な画像を用紙Ｐに形成することが可能となる。

なお、本発明は、以下の態様を採用することができる。

（１）上記実施の形態では、マゼンタ、シアン、ブラック、イエローの順でトナー像を形成したが、これに限定されず、他の順序でトナー像を形成してもよい。

（２）上記実施の形態では、搬送待機時間Ｉ１において、加熱ローラ１４１を用紙搬送速度の７０％で回転させたが、これに限定されず、用紙搬送速度の４０％〜８０％、５０％〜６０％というように、他の速度で回転させてもよい。更に、搬送待機時間Ｉ１において、時間が経過するにつれて、加熱ローラ１４１の速度を段階的、あるいは連続的に上昇させ、最終的に用紙搬送速度となるように加熱ローラ１４１を回転させてもよい。加熱ローラ１４１の速度を段階的に上昇させる場合は、搬送待機時間Ｉ１を２等分、又は３等分するなどして、複数の期間に分け、最初の期間においては、用紙搬送速度の５０％、次の期間においては用紙搬送速度の７０％というようにして、加熱ローラ１４１を制御すればよい。

（３）上記実施の形態では、プリンタを示したが、これに限定されず、デジタル複合機、複写機、ファクシミリ等に本画像形成装置を適用してもよい。

本実施の形態による画像形成装置の内部構造を示す側面図である。 図１に示す画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。 画像形成装置の動作を示すタイミングチャートである。 本画像形成装置による効果を説明する図であり、（ａ）は加熱ローラを用紙搬送速度で回転させたときの加熱ローラ及び加圧ローラの温度分布を示し、（ｂ）は加熱ローラを用紙搬送速度で回転させたときの加熱ローラ及び加圧ローラの温度分布を示している。

符号の説明

２０ 回転式現像装置
１３１ 感光体ドラム
１３３ 露光装置
１３４ 中間転写ベルト
１４１ 加熱ローラ
１４２ 加圧ローラ
２００ 搬送部
２０１ 給紙クラッチ
２０２ フィードクラッチ
２０３ レジストクラッチ
３００ 定着部
３０１ 定着モータ
３０２ 温度センサ
３０３ ヒータ
４００ 中間転写部
４０１ 中間転写クラッチ
５００ トナー像形成部
６００ 制御部
６０１ 搬送制御部
６０２ 露光制御部
６０３ ヒータ制御部
７００ レジストスイッチ
８００ 排出スイッチ
Ｉ１ 搬送待機時間
Ｐ 用紙

Claims (3)

1. ロータリー現像方式でカラー画像を形成する画像形成装置であって、
   所定の第１の速度で用紙を搬送する搬送手段と、
   カラー画像を構成する色成分毎の画像データに従って、色成分毎のトナー像を感光体ドラムに順次形成し、中間転写ベルトに順次転写してカラーのトナー像を形成する画像形成手段と、
   ヒータを備える加熱ローラと、前記加熱ローラに従動する加圧ローラとを備え、前記中間転写ベルトによりカラーのトナー像が転写された用紙を、前記加熱ローラと前記加圧ローラとで挟持して搬送することで、カラーのトナー像を前記用紙に定着させる定着手段と、
   前記中間転写ベルトにカラーのトナー像を形成させるための所定の搬送待機期間が経過するまで前記中間転写ベルトへの用紙の搬送を待機させると共に加熱ローラの回転速度を制御する搬送制御手段と、
   前記加熱ローラの表面温度が用紙にトナー像を定着させることが可能な所定の定着温度を保つように前記ヒータを制御するヒータ制御手段とを備え、
   前記搬送制御手段は、前記搬送待機時間に、前記第１の速度より低い所定の第２の速度で前記加熱ローラを回転させ、前記搬送待機時間が経過したとき、前記加熱ローラを前記第１の速度で回転させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記定着手段の下流側に設けられた用紙検出手段を更に備え、
   前記搬送制御手段は、前記用紙検出手段が第１の用紙の後端を検出したときから、少なくとも前記中間転写ベルトに最後に転写される色成分のトナー像の形成が開始されるまでの時間を、前記第１の用紙の次に搬送される第２の用紙に対する前記搬送待機時間とすることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記搬送制御手段は、前記搬送待機時間が経過するにつれて、前記第２の速度を上昇させることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。

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