JP2011112825A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像手段４を有し記録材Ｐにトナー画像ｔを形成するための画像形成部と、加熱源３１ｄで加熱されて所定の温度に調整される加熱回転体３１と前記加熱回転体と圧接してニップ部Ｎを形成する加圧回転体３２を有し前記ニップＦと、を有る画像形成装置において、加熱回転体が１周ごとに温度低下しても定着条件を変えることなく画像品位を損なうことなく、定着装置で消費する電力を最大限有効に利用しつつ、光沢段差を改善する。
【解決手段】前記画像形成部が複数設けられ、前記複数の画像形成部Ａ・Ｂのそれぞれの現像手段４に用いられるトナーが同色でかつ熱溶融特性が異なるトナーであり、前記加熱回転体の１回転時間と同じ周期で、前記複数の画像形成部により同一の記録材に形成されるトナー画像における、前記熱溶融特性が異なるトナーの比率が可変である。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機能機等に代表される、電子写真方式や静電記録方式等の画像形成プロセスにより記録材上に画像を形成して画像形成物（ハードコピー）を得る画像形成装置に関するものである。

近年の有彩色の画像に対するニーズの高まりによって、有彩色の画像形成を行う画像形成装置に於いても均一な光沢画像の出力や、画像形成装置の小型化が要求されるようになっている。更に、省エネルギー化の観点から定着装置において消費するエネルギーを最大限有効に利用しようとする機運が高まっている。電子写真方式の画像形成装置では定着装置によって記録材上のトナー像の定着を行う。一般的な定着装置は、加熱源であるヒータによって加熱され、温度調節回路により所定の定着可能温度に保たれた定着ローラ（定着部材）と加圧ローラ（加圧部材）とが形成する定着ニップ部（定着領域）にトナー像を担持した記録材を導入して挟持搬送する。これにより、トナーを溶融して記録材に定着する。定着ローラはトナーおよび記録材に熱を与えるので、その表面温度は温度調節回路による温調とのタイムラグにより記録材の通過に従い低下する。そのため、定着ローラの２周目先端において記録材およびトナーに与える熱量が１周目後端よりも小さくなる。その結果、同一の記録材の画像面において記録材搬送方向に関して定着ローラの１周目後端の画像の光沢に比べ２周目先端の画像の光沢が低下してしまい、画像に急峻な光沢差（グロスムラ：以下、光沢段差と称す）が発生する。定着ローラの温度差が１周目と２周目において特に大きくなるため、定着ローラの１周目後端部と２周目先端部との間では大きな光沢段差を生じる。

この定着ローラの１周目／２周目の光沢段差を改善する従来技術として、特許文献１では記録材の定着ローラへの突入の時点から記録材の通過に従い定着ローラの回転速度が減速される。これとともに、定着ローラが１回転する毎にその減速割合を大きくする画像形成装置を提案している。即ち、定着ローラが１周回転した後は定着ローラの回転速度を減速し、１回転する毎に減速割合を大きくする。つまり、定着ニップ部における記録材を定着（加熱）する時間を長くすることによって、定着ローラが温度低下しても記録材に与える熱量を１周目と同じにして熱量の差を軽減することで、光沢段差を軽減しているのである。

また、特許文献２では記録材が挿通される以前に、加熱定着部材の表面を冷却手段によって冷却する加熱定着装置を提案している。記録材を挿通する以前の加熱定着部材の温度を下げることで、加熱定着部材の１周目後端と２周目先端の温度差を軽減し、その結果光沢段差を軽減しているのである。より具体的には、記録材が挿通される所定時間だけ、加熱定着部材表面を冷却する冷却手段を動作させる。先端部分を冷却するころで、１周目とそれ以降の定着部材の温度を均一化して記録材に与える熱量を同じにするのである。

特開平０８−０９５４２４号公報 特開平１１−０３８８２６号公報

然しながら、特許文献１の画像形成装置は、記録材の通過に伴い定着ローラの速度を低下させるため、記録材にトナー像を転写する転写部と定着部までの距離を記録材の最大長さ以上にする構成が必須であると考えられる。つまり、定着部と転写部で同一の記録材を挟持する状態で定着ローラの速度のみを遅くすると、転写部と定着部の間で記録材が弛んだ状態となる。そのため、転写部出口においては記録材と感光体ドラムとが擦れ、また、定着部入口では記録材と定着ローラとが擦れるので画像に乱れが生じる。

一方、上記画像の乱れは定着ローラの速度の低下に同期して感光体ドラムの回転速度を低下させることで防止できるが、感光体ドラムの速度変更と像露光用のレーザダイオードの発光間隔の変更を正しく同期させることは現実的には不可能である。そのため、感光体ドラムの回転方向においてドット間隔が変動してしまい、特にハーフトーン画像において横スジ画像が発生する。

以上により、特許文献１の画像形成装置は、転写部と定着部までの距離を記録材の最大長さ以上にすることが必須となり、小型化を目指した画像形成装置に適用することは出来ない。即ち、一つの記録材を定着する間に定着速度を下げ続ける構成は、転写部出口での記録材の姿勢を安定させるため、以下の構成が必須となる。１）転写部から定着領域間の長さを記録材の最大長さよりも長くする。しかし、この構成は、画像形成装置が大きくなってしまい、小型化は不可能である。２）転写部から定着領域間の長さを記録材の最大長さよりも短くした場合は、感光体ドラム上に潜像形成を行う部分から転写部までの画像形成速度も定着速度に合わせて下げる必要がある。しかし、この構成は、画像縮み及び速度変化時のショック等の問題が発生する。

一方、特許文献２の画像形成装置は急峻な光沢段差を軽減することは可能であるが、記録材を挿通するまで、定着ローラを加熱するために用いたエネルギーを最大限有効に利用しておらず、近年の省エネルギー化の動きに反する構成である。即ち、冷却手段を設ける必要があり、画像形成装置の簡略化及び小型化を妨げる。また、定着ローラに与えた熱量を最大限に利用することができず、定着装置の省エネルギー化を図ることができない。更に、冷却時に定着ローラ温度を均一にすることが困難であり、グロスムラが発生しやすい。

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたものである。その目的は、加熱回転体が１周ごとに温度低下しても定着条件を変えることなく画像品位を損なうことなく、定着装置で消費する電力を最大限有効に利用しつつ、光沢段差を改善する（グロスムラを小さくする）することが可能な画像形成装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、現像手段を有し記録材にトナー画像を形成するための画像形成部と、加熱源で加熱されて所定の温度に調整される加熱回転体と前記加熱回転体と圧接してニップ部を形成する加圧回転体を有し前記ニップ部で記録材を挟持搬送して記録材上のトナー画像を加熱して定着させる定着手段と、を有る画像形成装置において、前記画像形成部が複数設けられ、前記複数の画像形成部のそれぞれの前記現像手段に用いられるトナーが同色でかつ熱溶融特性が異なるトナーであり、前記加熱回転体の１回転時間と同じ周期で、前記複数の画像形成部により同一の記録材に形成されるトナー画像における、前記熱溶融特性が異なるトナーの比率が可変であることを特徴とする。

本発明によれば、加熱回転体が１周ごとに温度低下しても定着条件を変えることなく画像品位を損なうことなく、定着装置で消費する電力を最大限有効に利用しつつ、光沢段差を改善することが可能な画像形成装置を提供することができる。

（ａ）は実施例１における画像形成装置の構成模式図、（ｂ）は定着装置Ｆの要部の横断面模式図 （ａ）はＴｇ高トナー単体で画像形成した場合、Ｔｇ低トナー単体で画像形成した場合、その両トナー５０％／５０％で画像形成した場合、の定着ローラ温度とグロスの関係を示す図、（ｂ）は実施例１の定着装置に記録材を通紙したときの定着ローラ表面温度の変化を示す図 （ａ）は制御構成の一例を示すブロック図、（ｂ）は画像形成を行う際の制御フローを示したフローチャート （ａ）はＲＯＭに格納の制御テーブル、（ｂ）は実施例２における画像形成装置の構成模式図 （ａ）はＴｇ高トナー単体で画像形成した場合、Ｔｇ低トナー単体で画像形成した場合、その両トナー５０％／５０％で画像形成した場合、の定着ローラ温度とグロスの関係を示す、実施例２における図、（ｂ）はＲＯＭに格納の制御テーブル （ａ）は実施例３における画像形成装置画像形成を行う際の制御フローを示したフローチャート、（ｂ）は制御テーブル

［実施例１］
《画像形成装置の全体的構成》
図１の（ａ）は本実施例における画像形成装置１００の構成模式図である。この装置１００は、電子写真プロセスを用いたレーザー走査露光方式の白黒画像形成装置（モノクロデジタルプリンター）であり、画像形成部が複数設けられている。本実施例においては、図面上左右に複数の画像形成部としての第１画像形成部Ａと第２画像形成部Ｂとを有する。

画像形成部ＡとＢは、それぞれ、現像器４に収納された現像剤としての黒色トナー(ブラック色：Ｋ色)の熱溶融特性が異なるだけで、互いに同様な構成の電子写真プロセス機構である。即ち、画像形成部ＡとＢは、それぞれ、画像情報に応じた潜像が形成される回転可能な像担持体としての電子写真感光体ドラム（以下、ドラムとも記す）１を有する。また、ドラム１に作用するプロセス手段としての、帯電装置（帯電手段）２、像露光装置（像露光手段）３、現像器（現像手段）４、ドラムクリーナ（ドラムクリーニング手段）５を有する。本実施例において、画像形成部ＡとＢにおける像露光装置３は、それぞれ、デジタル露光装置としてのレーザースキャナユニットであり、図には省略したけれども、レーザー光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズなどを有する。また、現像器４はドラム１にトナーを供給して静電潜像をトナー画像として現像する現像手段である。本実施例において、画像形成部ＡとＢにおける現像器４は、それぞれ、不図示の供給装置により互いに同色のＫ色トナー（略同色のＫ色トナー）であるけれども熱溶融特性が異なるトナーが所定量充填されている。ここで、略同色でかつ熱溶融特性が異なるトナーとは、樹脂と顔料とを基本とするトナーにおいてガラス転移点温度Ｔｇの異なる樹脂により成型されたものである。

画像形成部ＡとＢの下方部には、画像形成部ＡとＢにおいてドラム１に形成されたトナー画像を記録材に転写させる転写手段としての中間転写部６が配設されている。この中間転写部６は、可撓性を有するエンドレスの中間転写体としてのベルト７と、このベルト７を懸回張設して循環移動させる駆動ローラ８、ターンローラ（テンションローラ）９、２次転写対向ローラ１０を有する。ローラ９は画像形成部Ａ側に、ローラ８は画像形成部Ｂ側に、ローラ１０はローラ９とローラ８との間においてローラ９とローラ８よりも下方に配設されている。画像形成部ＡとＢにおける各ドラム１は下面がベルト７の上行側ベルト部分の上面に接している。ベルト７の内側には、画像形成部ＡとＢにおける各ドラム１に対向させて１次転写部材としての２つの１次転写ローラ１１が配設されていて、それぞれ、上行側ベルト部分を介してドラム１の下面に対して所定の押圧力で当接している。画像形成部ＡとＢにおいて、それぞれ、ドラム１とベルト７との当接ニップ部が１次転写ニップ部である。ローラ１０には、ベルト７を介して２次転写部材としての２次転写ローラ１２が所定の押圧力で当接している。ベルト７とローラ１２との当接ニップ部が２次転写ニップ部である。ローラ９のベルト懸回部にはベルト７の表面にクリーニング部材を当接させてベルトクリーナ（ベルトクリーニング手段）１３が配設されている。

中間転写部６の下方部には記録材搬送部（記録材搬送手段：給紙部）１４が配設されている。記録材搬送部１４は記録材搬送ローラ対と記録材ガイド部材とフラッパ等から構成されている記録材搬送路機構部である。この記録材搬送部１４に、記録材Ｐを積載して収容しているカセット１５、レジストローラ１９、記録材に転写されたトナー画像を加熱して定着させる定着手段としての定着装置（定着部）Ｆなどが配設されている。

画像形成動作は次のとおりである。画像形成装置の制御手段である制御回路部（ＣＰＵ）１０１は画像形成開始信号に基づいて、画像形成部ＡとＢにおける各ドラム１を駆動機構（不図示）により矢印の反時計方向Ｒ１に所定の速度で回転させる。ユニット３も駆動する。ベルト７も駆動ローラ８により矢印の時計方向（ドラム１の回転に順方向）Ｒ７にドラム１の速度に対応した速度で回転駆動する。そして、画像形成部ＡとＢにおいて各ドラム１の表面をそれぞれ所定の制御タイミングで帯電装置２により所定の極性・電位に一様に帯電する。ユニット３は、ＣＰＵ１０１に入力される画像データに応じて変調されたレーザー光（光ビーム）Ｌをレーザー光源から発生する。そのレーザー光を回転するポリゴンミラーで走査し、走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズによりドラム１の母線上に集光して露光する。これによりドラム１の面に画像信号に応じた静電潜像が形成される。即ち、ドラム１は画像情報に応じた光で露光されることによって静電潜像が形成される。その静電潜像が現像器４により現像剤としてのＫ色トナーにより現像される。画像形成部Ａにおいてドラム１に形成されたＫ色トナー画像と画像形成部Ｂにおいてドラム１に形成されたＫ色トナー画像がそれぞれ１次転写ニップ部においてベルト７上に順次に所定に重畳されて静電的に１次転写される。この１次転写は画像形成部ＡとＢにおけるそれぞれの１次転写ローラ１１に対して電源部（不図示）からトナーの帯電極性とは逆極性で所定電位の１次転写バイアスが印加されることにより、１次転写ニップ部に形成される電界と、ニップ部の圧力によりなされる。画像形成部ＡとＢにおいてそれぞれベルト７に対するトナー画像の一次転写後のドラム面に残留した１次転写残トナーはクリーナ５により除去され、ドラム１は繰り返して画像形成に供される。かくして、ベルト７上に、画像形成部Ａで形成されたＫ色トナー画像と画像形成部Ｂで形成されたＫ色トナー画像との重畳による合成トナー画像が形成される。そのトナー画像が引き続くベルト７の移動に伴って２次転写ニップ部に搬送される。

一方、所定の制御タイミングで、記録材搬送部１４の給送ローラ１６が駆動される。これにより、カセット１５に積載して収容されているシート状の記録材Ｐが一枚分離給送されて、搬送路１７・１８を通ってレジスローラ１９に至る。そして、ローラ１９により所定の制御タイミングにて２次転写ニップ部に導入される。記録材Ｐが２次転写ニップ部を挟持搬送されていく過程で、ベルト７上のトナー画像が記録材Ｐの面に静電的に２次転写される。この２次転写は２次転写ローラ１２に対して電源部（不図示）よりトナーの帯電極性とは逆極性で所定電位の２次転写バイアスが印加されることにより、２次転写ニップ部に形成される電界と、ニップ部の圧力によりなされる。２次転写ニップ部を出た記録材Ｐはベルト７の面から分離されて搬送路２０を通って定着装置Ｆに導入される。定着装置Ｆはニップ部で記録材を挟持搬送して記録材上のトナー画像を加熱して定着させる手段である。また、２次転写ニップ部において記録材Ｐに対するトナー画像の２次転写後のベルト７面に残留した２次転写残トナーはクリーナ１３により除去され、ベルト７は繰り返して画像形成に供される。定着装置Ｆに導入された記録材Ｐは、定着ニップ部で加熱及び加圧される。これにより、トナー画像の記録材への定着がなされる。そして、定着装置Ｆを出た画像形成済みの記録材Ｐは搬送路２１を通って排出ローラ２２により排出部に排出される。

《定着装置Ｆ》
図１の（ｂ）は定着装置Ｆの要部の横断面模式図である。この装置Ｆは熱ローラ方式の装置であり、加熱源として加熱ヒータ３１ｄを内蔵した加熱回転体としての定着ローラ３１と、該ローラ３１に所定の圧力で圧接してニップ部Ｎを形成する加圧回転体としての加圧ローラ３２を有する。

本実施例において、定着ローラ３１は、外径がφ４０のローラであり、Ａｌからなる中空ローラ状の芯金３１ａ上に、弾性層３１ｂとしてシリコーンゴムを１．０ｍｍ成形している。さらに、弾性層３１ｂの表面に離型層３１ｃとして３０μｍ厚みのＰＦＡチューブを被覆したものである。上記の離型層３１ｃ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てもよい。定着ローラ３１は装置フレーム（不図示）に対して回転可能に軸受されて配設されている。また、芯金３１ａの中空部にヒータ３１ｄとしてのハロゲンヒータを挿入してある。定着ローラ３１の表面には温度検知手段としてのサーミスタ３３が弾性的に当接されて、或いは非接触に近接されて配設されている。

また、本実施例において、加圧ローラ３２は、外径がφ４０のローラであり、φ１５ｍｍのＦｅからなる棒状芯金３２ａの周囲に、弾性層３２ｂとしてシリコーンゴムからなるゴム層が設けられている。さらにその表面に離型層３２ｃとして５０μｍ厚みのＰＦＡチューブが被覆されている。 加圧ローラ３２は、定着ローラ３１の下側において定着ローラ３１に並行に配列され、装置フレームに対して回転可能に軸受されて配設されている。そして、加圧ローラ３２は、定着ローラ３１の下面に対して加圧機構（不図示）により弾性層３２ｂの弾性に抗して総圧８０ｋｇｆで加圧されている。これにより、定着ローラ３１と加圧ローラ３２との間に記録材搬送方向において所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

定着ローラ３１は駆動機構（不図示）により矢印の時計方向Ｒ３１に所定の速度で回転される。加圧ローラ３２は定着ローラ３１の回転に従動して矢印の反時計方向Ｒ３２に回転する。ヒータ３１ｄは電源部１１０から電力供給を受けて発熱して芯金３１ａを内側から加熱する。即ち、定着ローラ３１が内部加熱される。その定着ローラ３１の表面温度がサーミスタ３３で検知され、その検知温度に関する電気的な情報が制御回路部１０１に入力する。制御回路部１０１はサーミスタ３３から入力する検知温度に関する電気的な情報が所定の定着温度に対応する情報に維持されるように電源部１１０からヒータ３１ｄに対する電力供給を制御する。これにより、定着ローラ３１を所定の定着温度に立ち上げて、その定着温度に温調（調整）する。上記において、制御回路部１０１・電源部１１０・サーミスタ３３が定着ローラ３１の温度調節回路である。本実施例では、定着ローラ３１の表面温度（定着温度）を１８０℃に維持するように温調を行った。

定着ローラ３１が回転駆動され、また所定の定着温度に立ち上げられて温調されている状態において、定着装置Ｆの定着ニップ部Ｎに未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｐが導入されてニップ部Ｎを挟持搬送されていく過程において加熱及び加圧される。これにより、記録材Ｐに形成されたトナー画像ｔの定着がなされる。以上の構成を持つ画像形成装置により、プロセススピード２１０ｍｍ／ｓｅｃでＡ４横送りで１分間に５１枚の画像形成が可能である。

《画像形成部ＡとＢの制御》
このような定着装置Ｆにおいて、通常、定着ローラ３１はトナーおよび記録材に熱を与えるので、温度調節回路による温調とのタイムラグにより定着ローラ自体の温度は記録材の通過に従い低下する。そのため、前述したように、定着ローラ３１の２周目先端において記録材およびトナーに与える熱量が１周目後端よりも小さくなる。その結果、定着ローラの１周目後端の画像の光沢に比べ２周目先端の画像の光沢が低下してしまい、画像に急峻な光沢差が発生する。

そこで、本実施例においては、前記複数の画像形成部ＡとＢのそれぞれの現像器４に用いられるトナーを互いに同色のＫ色トナー（略同色のＫ色トナー）であるけれども熱溶融特性が異なるトナーにする。そして、定着装置Ｆの加熱回転体である定着ローラ３１の１回転時間と同じ周期で、前記複数の画像形成部ＡとＢにより同一の記録材に形成されるトナー画像における、前記熱溶融特性が異なるトナーの比率が可変であることを特徴とする。

即ち、上記の光沢段差は定着ローラ３１の温度が１周目、２周目、３周目と下がることにより、トナーへ与える熱量が減り、その結果、トナーの溶融状態が変わることで発生する。従って、定着ローラ３１の温度変化に合わせて溶融特性の異なるトナーにより画像形成することで、トナーへ与える熱量が減ってもがトナーの溶融状態を均一にすることで光沢段差の軽減を図る。

以下、より具体的に説明する。本実施例においては、第１及び第２画像形成部ＡとＢにより互いに同色のＫ色トナーであるけれども異なるガラス転移点温度Ｔｇを有すトナーを用いて同一のトナー画像の形成を行う。そして、定着ローラ３１の１周目、２周目、３周目に相当するタイミングで、第１及び第２画像形成部ＡとＢにより同一の記録材に形成されるトナー画像における、前記熱溶融特性が異なるトナーの比率を変更する。これにより、定着ローラ３１の温度低下にともなう光沢段差の小さい画像形成を可能とする画像形成装置の提供を可能とした。

１例として、本実施例では、第１画像形成部Ａの現像器４と第２画像形成部Ｂの現像器４とに収容するトナーのガラス転移点温度Ｔｇは、それぞれ、６０℃、６５℃であり、同じＫ色で内部にワックスを含有したトナーを用いている。トナーのＴｇは一般に樹脂の平均分子量や、樹脂組成を変えることで変更が可能である。トナーとしては、従来公知の組成物を用いることができるので、本実施例ではその詳細な説明は省略する。また、Ｔｇの測定は、示差熱分析測定装置（ＤＳＣ測定装置）で行う。本実施例ではエスアイアイナノテクノロジー株式会社製ＤＣＳ６２００を用い測定を行った。測定試料は５乃至２０ｍｇ、好ましくは１０ｍｇを精密に秤量する。これをアルミパンに入れ、リファレンスとして空のアルミパンを用い、測定温度範囲を３０乃至１６０℃の間で昇温速度１０℃／ｍｉｎ常温常湿下で測定を行なう。昇温過程で得られた吸熱ピークによりＴｇを得た。熱溶融特性が異なるトナー間でのガラス転移点温度の違いが５乃至２０℃であることが好ましい。熱溶融特性とはガラス転移点温度であり、更に異なる熱溶融特性をガラス転移点温度で５乃至２０℃に設定することで画像不良等の発生も無く、光沢段差を効果的に軽減することが可能である。

図２の（ａ）に、Ｔｇが高いトナー（Ｔｇ高トナー：６５℃）単体で画像形成した場合、Ｔｇが低いトナー（Ｔｇ低トナー：６０℃）単体で画像形成した場合、その両トナー５０％／５０％で画像形成した場合、の定着ローラ温度とグロスの関係を示す。本実験は、記録材としてキヤノンカラーレーザーコピアペーパー８１．４ｇ／ｍ^２を用い、トナーのり量は０．５ｍｇ／ｃｍ^２で行なっている。また、光沢は、日本電色株式会社製の光沢計ＰＧ１−Ｍを用い、投受光角度６０°で測定を行った。実施例では光沢の目標値を１０としている。図２の（ｂ）に、本実施例の定着装置Ｆに記録材Ｐを通紙したときの定着ローラ表面温度の変化を示す。１８０℃で温調されている定着ローラ３１に、記録材Ｐの通過が始まる（Ｔ１：定着ニップ部Ｎに対する記録材先端部の突入）。定着ローラ３１が１周回転したタイミング（Ｔ２）で定着ローラ表面温度が１７４℃まで低下し、定着ローラ３１が記録材突入から２周、３周したタイミング（Ｔ３、Ｔ４）で、それぞれ、定着ローラ表温度は１７０℃、１６７℃まで低下する。これ以降は、最初の温度低下によりハロゲンヒータ点灯により定着ローラ内部より熱が表面に伝わり定着ローラ３１の表面温度変化小さくなる。

そこで、このような定着ローラ３１の温度低下に対して記録材に形成される画像の全体的な光沢を所定に保つために次のような制御を行う。即ち、定着ローラ３１の各周目に相当するタイミングで、画像形成部ＡとＢにより同一の記録材に形成するトナー画像における、熱溶融特性が異なるトナーの比率を変更する。より具体的に、記録材に形成される画像の全体的な光沢を１０に保つために、図２の（ａ）からも割り出せるように、記録材先端から定着ローラ１周目に対応する画像に対してはＴｇ低トナーとＴｇ高トナーの比率を約２０：８０の割合にして画像形成を行う。また、定着ローラ２周目に相当する画像に対しては同比率を約４５：５５にして画像形成を行う。また、定着ローラ３周目に相当する画像に対しては同比率を約５５：４５にして画像形成を行う。また、定着ローラ４周目に相当する画像に対しては同比率を約６５：３５にして画像形成を行う。熱溶融特性の異なるトナーの比率が変化する周期は、記録材の搬送方向先端をトリガーとし前記比率を変更する。これにより、記録材先端部から正確に熱溶融特性の異なるトナー比率を変化させるために正確に光沢段差を軽減できる。

上記のように、定着ローラ３１の各周目に相当するタイミングで、画像形成部ＡとＢにより同一の記録材に形成するトナー画像における、熱溶融特性が異なるトナーの比率を変更して画像形成を行なう。これにより、定着ローラ３１が記録材Ｐの通過により定着ローラ回転周期で温度低下した場合でも、光沢段差を小さくすることが可能でる。従って、定着条件を変えることなく画像品位を損なうことなく、定着装置で消費する電力を最大限有効に利用しつつ光沢段差を改善して、定着ローラ温度低下による画像段差の発生が無い、面内均一光沢の白黒画像を得ることが可能となる。

図３の（ａ）は、図１の（ａ）に示した画像形成装置１００の制御構成の一例を示すブロック図である。１０１は画像形成装置１００の全体を制御する制御回路部（ＣＰＵ）である。１０２は各制御プログラムや各種データを格納するＲＯＭである。１０３はＲＡＭである。１０４は画像処理部である。この画像処理部１０４には、例えばリーダ部ネットワークなどのホスト装置１０８から送られてくる画像信号が入力する。１０５は画像処理部１０４の中のＬＨ画像分解部ある。この分解部１０５は、画像処理部１０４に入力する画像信号を、Ｔｇの高いトナーを格納した第１画像形成部Ａでの作像用画像データと、Ｔｇの低いトナーを格納した第２画像形成部Ｂでの作像用画像データに分解する。１０６は操作パネルである。プリンタ−エンジン部１０７は、前述の通り、第１画像形成部Ａ、第２画像形成部Ｂ、記録材搬送部１４、定着部Ｆなどから構成されている。制御回路部（ＣＰＵ）１０１は、ＲＯＭ１０２に格納されている制御プログラムに基づいてＲＡＭ１０３を作業領域に用い、各部を制御しながら各種処理を行うことがきる。

図３の（ｂ）は画像形成を行う際の制御フローを示したフローチャートである。ＲＯＭ１０２には、図４の（ａ）に示すような制御テーブルが予め格納されている。この制御テーブルは、定着ローラ３１の前記のような周回に伴う温度低下に拘わらず記録材に形成される画像の全体的な光沢を所定に保つべく、定着ローラ３１の各周目に対応する画像部分の、熱溶融特性が異なるトナーの比率データである。即ち、画像形成部ＡとＢにより同一の記録材に形成するトナー画像における、定着ローラ３１の各周目に対応する画像部分のＴｇ低トナーとＴｇ高トナーとの比率データである。この比率データは予め実験により求められたものである。ＲＯＭ１０２には、上記のような制御テーブルではなく、定着ローラ３１の各周目に対応する画像部分のＴｇ低トナーとＴｇ高トナーとの適切な比率を算出する計算式を格納してもよい。

まず、画像形成動作がスタートするとステップＳ１に進む。制御回路部１０１はＲＯＭ１０２に格納された上記の制御テーブルにより、画像形成部ＡとＢでのトナー比率（ＬＨ比率：Ｔｇ低トナーとＴｇ高トナーとの比率）を導出する。次にステップＳ２へ進み、制御回路部１０１は画像処理部１０４でステップＳ１で導出されたＬＨ比率を用いＬＨ画像分解部１０５で第１画像形成データと第２画像データに分解する。次に、制御回路部１０１はステップＳ３に進み、第１画像形成データに基づく画像形成を第１画像形成部Ａで実行し、第２画像形成データに基づく画像形成を第２画像形成部Ｂで実行する。第１画像形成部Ａと第２画像形成部Ｂで形成されたトナー画像はベルト７へそれぞれ重畳されて転写された後、記録材Ｐに対して２次転写され、定着装置Ｆで定着画像となる。

以上の構成において、実験の結果、定着ローラ３１の周回に伴う温度低下による光沢段差を軽減した定着画像を得ることができた。本実施例の画像形成装置では、ハロゲンヒータ３１ｄに投入された電力は全て記録材Ｐの画像を定着するために用いられており、無駄なエネルギー消費をしていないことは言うまでも無い。また、本実施例の画像形成装置は、定着部材の駆動速度を変える構成ではなく、定着部材の駆動速度を一定とする構成である。そのため、転写部（２次転写ニップ部）から定着部（定着ニップ部）までの距離が、記録材の最大長さ以下であっても、転写部および定着部における記録材のたるみに起因する画像不良などが発生することはないことも言うまでも無い。更に、本実施例の構成は本発明を限定するものではなく、画像形装置、定着装置、特にトナーの構成であるガラス転移点温度などなどは様々な形態をとることができることは言うまでも無い。

以上、本実施例の画像形成装置により、定着装置で消費する電力を最大限有効に利用しつつ、定着ローラ１周目と２周目とで発生する光沢段差を軽減することができる白黒画像形成装置を提供することができる。

［実施例２］
図４の（ｂ）は本実施例２における画像形成装置１００Ａの構成模式図である。実施例１ではブラック色のトナーを用いた白黒画像形成装置の説明であったが、本実施例２ではイエロー色（Ｙ色）、マゼンタ色（Ｍ色）、シアン色（Ｃ色）、ブラック色（Ｋ色）の４色のトナーを用いたフルカラー画像形成装置である。実施例１の画像形成装置１００と共通する構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。

ベルト７の上行側ベルト部分の上面に図面上左から右に順次に、第１乃至第４の画像形成ステーションＹｓｔ、Ｍｓｔ、Ｃｓｔ、Ｋｓｔが配設されている。第１の画像形成ステーションＹｓｔはフルカラー画像のＹ色成分像に対応するＹ色トナー画像を形成するステーションである。第２の画像形成ステーションＭｓｔはフルカラー画像のＭ色成分像に対応するＭ色トナー画像を形成するステーションである。第３の画像形成ステーションＣｓｔはフルカラー画像のＣ色成分像に対応するＣ色トナー画像を形成するステーションである。第４の画像形成ステーションＫｓｔはフルカラー画像のＫ色成分像に対応するＫ色トナー画像を形成するステーションである。

各ステーションＹｓｔ、Ｍｓｔ、Ｃｓｔ、Ｋｓｔは、それぞれ、複数の画像形成部としての第１画像形成部Ａと第２画像形成部Ｂを有する。画像形成部ＡとＢは実施例１の画像形成部ＡとＢと同様の電子写真プロセス機構である。ステーションＹｓｔの画像形成部ＡとＢのそれぞれの現像器４に用いられるトナーは略同色のＹ色であるけれども熱溶融特性が異なるトナーである。ステーションＭｓｔの画像形成部ＡとＢのそれぞれの現像器４に用いられるトナーは略同色のＭ色であるけれども熱溶融特性が異なるトナーである。ステーションＣｓｔの画像形成部ＡとＢのそれぞれの現像器４に用いられるトナーは略同色のＣ色であるけれども熱溶融特性が異なるトナーである。ステーションＫｓｔの画像形成部ＡとＢのそれぞれの現像器４に用いられるトナーは略同色のＫ色であるけれども熱溶融特性が異なるトナーである。

定着装置Ｆに関して、本実施例においては、加圧ローラ３２の弾性層３２ｂを、シリコーンゴムからなるゴム層から、発泡シリコーンゴムからなるスポンジ層に変更した。また、加圧ローラ３２の定着ローラ３１に対する加圧力を、総圧８０ｋｇｆから総圧７０ｋｇｆに変更した。

フルカラー画像の形成動作は次のとおりである。ステーションＹｓｔの画像形成部ＡとＢのドラム１にそれぞれ形成されたＹ色トナー画像が移動しているベルト７の面に所定に重畳されて一次転写される。ステーションＭｓｔの画像形成部ＡとＢのドラム１にそれぞれ形成されたＭ色トナー画像が既にベルト７上に一次転写されているＹ色トナー画像に対して所定に重畳されて一次転写される。ステーションＣｓｔの画像形成部ＡとＢのドラム１にそれぞれ形成されたＣ色トナー画像が既にベルト７上に一次転写されているＹ色＋Ｍ色のトナー画像に対して所定に重畳されて一次転写される。ステーションＫｓｔの画像形成部ＡとＢのドラム１にそれぞれ形成されたＫ色トナー画像が既にベルト７上に一次転写されているＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色のトナー画像に対して所定に重畳されて一次転写される。

かくして、ベルト７上にＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色＋Ｋ色のトナー画像の重畳から成る未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。そのトナー画像が２次転写ニップ部にて記録材Ｐに一括して２次転写される。２次転写ニップ部を出た記録材Ｐはベルト７の面から分離されて定着装置Ｆに導入される。これにより、トナー画像の記録材への定着がなされる。そして、搬送路２１を通って排出ローラ２２により排出部に排出される。

本実施例の画像形成装置１００Ａは、各色のステーションＹｓｔ、Ｍｓｔ、Ｃｓｔ、Ｋｓｔにおいて、複数の画像形成部としての第１画像形成部Ａと第２画像形成部Ｂを持ち、それぞれに熱溶融特性の異なるトナーにより画像形成をする。

本実施例において、ステーションＹｓｔの第１画像形成部Ａの現像器４と第２画像形成部Ｂの現像器４にそれぞれ収容するＹ色トナーのＴｇは、それぞれ、５５℃と６３℃で、イエローの顔料、内部にワックスを含有したトナーを用いている。また、ステーションＭｓｔ、Ｃｓｔ、Ｋｓｔにおいて、それぞれ、第１画像形成部Ａの現像器４と第２画像形成部Ｂの現像器４に収容するＭ色トナー、Ｃ色トナー、Ｋ色トナーも、上記のＹ色トナーと同様のＴｇのトナーを用いている。カラーの画像形成においては白黒画像と比べ写真やグラフィック画像との主力多いため光沢の高めの画像が好まれる。そのためＴｇの設定値を白黒トナーに比べ低く設定した。トナーとしては従来公知の組成物を用いることができ、バインダー樹脂としてはスチレンアクリ樹脂やポリエステル樹脂用いることができるが、本実施例では詳細な説明は省略する。Ｔｇの測定は、実施例１と同様である。

図５の（ａ）に、Ｃ色トナーについて、Ｔｇ高トナー（６３℃）単体で画像形成した場合、Ｔｇ低トナー（５５℃）単体で画像形成した場合、その両トナー５０％／５０％で画像形成した場合、の定着ローラ温度とグロスの関係を示す。本実験は記録材としてキヤノンカラーレーザーコピアペーパー８１．４ｇ／ｍ^２を用い、トナーのり量は０．５ｍｇ／ｃｍ^２で行っている。また、光沢は日本電色株式会社製の光沢計ＰＧ１−Ｍを用い、投受光角度６０°で測定を行った。実施例では光沢の目標値を１５としている。Ｙ色トナー、Ｍ色トナー、Ｋ色トナーについても上記と同様である。

本実施例の定着装置Ｆに記録材Ｐを通紙したときの定着ローラ３１の周回に伴う表面温度の変化は実施例１と同様であり、図２の（ｂ）に示すとおりである。そこで、このような定着ローラ３１の周回に伴う温度低下に対して記録材に形成される画像の全体的な光沢を所定に保つために次のような制御を行う。即ち、定着ローラ３１の各周目に相当するタイミングで、各色のステーションＹｓｔ、Ｍｓｔ、Ｃｓｔ、Ｋｓｔにおいて、それぞれ、画像形成部ＡとＢにより同一の記録材に形成するトナー画像における、熱溶融特性が異なるトナーの比率を変更する。

より具体的に、記録材に形成される画像の全体的な光沢を１５に保つために、図５の（ａ）からも割り出せるように、記録材先端から定着ローラ１周目に対応する画像に対してはＴｇ低トナーとＴｇ高トナーの比率を約４５：５５の割合にして画像形成を行う。また、定着ローラ２周目に相当する画像に対しては同比率を約５５：４５にして画像形成を行う。また、定着ローラ３周目に相当する画像に対しては同比率を約６５：３５にして画像形成を行う。また、定着ローラ４周目に相当する画像に対しては同比率を約８０：２０にして画像形成を行う。熱溶融特性の異なるトナーの比率が変化する周期は、記録材の搬送方向先端をトリガーとし前記比率を変更する。

このように、定着ローラ３１の各周目に相当するタイミングで、各色のステーションＹｓｔ、Ｍｓｔ、Ｃｓｔ、Ｋｓｔにおいて、画像形成部ＡとＢにより同一の記録材に形成するトナー画像における、熱溶融特性が異なるトナーの比率を変更して画像形成を行なう。これにより、定着条件を変えることなく画像品位を損なうことなく、定着装置で消費する電力を最大限有効に利用しつつ光沢段差を改善して、定着ローラ温度低下による画像段差の発生が無い、面内均一光沢のフルカラー画像を得ることが可能となる。ＲＯＭ１０２内に格納されるＬＨ比導出に使われるデータは図５の（ｂ）に示すとおりである。

本実施例の構成は本発明を限定するものではなく、画像形装置、定着装置、特にトナーの構成であるガラス転移点温度などは様々な形態をとることができることは言うまでも無い。以上、本実施例の画像形成装置により、定着装置で消費する電力を最大限有効に利用しつつ、定着ローラ１周目と２周目とで発生する光沢段差を軽減することができるフルカラー画像形成装置を提供することができる。即ち、フルカラー画像形成においても実施例１の場合と同様に光沢段差が小さい画像を得ることが可能である。

［実施例３］
本発明に係る画像形成装置の実施例３について説明する。本実施例は実施例１や同２において、前記の熱溶融性の異なるトナーの比率が装置に通紙使用される記録材の情報（記録材情報）により異なる比率に設定されることを特徴としている。実施例１と同２では、通紙使用する記録材の坪量が違う場合には定着ローラ３１の周回に伴う温度低下が異なるため、光沢段差の修正効果が小さくなってしまうことがある。そこで、本実施例では、記録材坪量（記録材情報）ごとに、Ｔｇの異なるトナーの比率設定を変え、坪量が異なる記録材でも十分な光沢段差の改善を図る。画像形成装置、定着装置、制御系の構成は実施例１や同２と同様である。

図６の（ａ）は画像形成を行う際の制御フローを示したフローチャートである。まず、画像形成動作がスタートするとステップＳ１に進み、制御回路部１０１（図３の（ａ））はＲＡＭ１０３に格納された使用給紙部に納められた記録材Ｐの情報を取得する。この記録材情報は給紙情報として操作パネル１０６やホスト装置１０８を介し使用者によりＲＡＭ１０３に書き込まれた情報である。次にステップＳ２に進む。制御回路部１０１は、ステップＳ１で取得した記録材情報の記録材の坪量（ｇ／ｍ^２）とＲＯＭ１０２内にメモリされている図６の（ｂ）に例示のような制御テーブルにより第１画像形成部Ａと第２画像形成で部Ｂのトナー比率（ＬＨ比率）を導出する。次にステップＳ３へ進み、画像形成部１０１は画像処理部１０４で入力画像データとステップＳ３で導出されたＬＨ比率を用いＬＨ画像分解部１０５で第１画像形成データと第２画像データに分解する。次に、画像形成部１０１はステップＳ４に進み、第１画像形成部Ａ、第２画像形成部Ｂでトナー画像を形成し画像形成動作は終了する。その後、第１画像形成部Ａ、第２画像形成部Ｂで形成されたトナー画像はベルト７へそれぞれ転写された後、記録材Ｐへ２次転写され、定着部で定着画像となる。本実施例においては、記録材の坪量ごとに、周期的に変化させるＬＨ比率をそれぞれ設定し適合する。

以上の構成において実験の結果、定着ローラの温度低下に伴う光沢段差を軽減した定着画像を得ることができた。このように、トナー比率は、記録材情報により異なる比率が設定される。即ち、記録材の坪量変化や、塗工紙などの記録材の特性が異なる場合でも、それぞれの記録材ごとに最適な定着ローラ回転周期にともなう熱溶融特性の異なるトナー比率を設定することで、光沢段差の小さい画像を記録材によらず得ることが可能となる。以上の構成より普通紙から厚紙まで生産性を落とすことなく、オフセット等の画像不良の発生なく、定着性の確保できた画像を得ることが可能となった。

［その他］
１）本発明において画像形成部の画像形成プロセスは電子写真プロセスに限られない。例えば、像担持体として静電記録誘電体を用い、これに静電潜像を形成してトナー画像として現像する静電記録プロセスであってもよい。像担持体として磁気記録磁性体を用い、これに磁気潜像を形成してトナー画像として現像する磁気記録プロセスであってもよい。像担持体として導電体を用い、これに抵抗潜像を形成してトナー画像として現像する抵抗模様記録プロセスであってもよい。

２）同色のトナー画像を形成する複数の画像形成部は実施例の２つに限られず、３つ以上にする装置構成にすることもできる。

３）定着手段Ｆにおいて、加熱回転体又は／及び加圧回転体はローラ体に限られず、エンドレスベルト体の形態であってもよい。加熱源はハロゲンヒータに限られない。セラミックヒータなど他のヒータを用いることもできる。電磁誘導加熱方式の装置にすることもできる。４）中間転写部６は記録材を一次転写部に搬送する記録材搬送部であってもよい。

Ａ・Ｂ・・複数の画像形成部、１・・像担持体、４・・現像手段、６・・転写手段、Ｆ・・定着手段、３１・・加熱回転体、３２・・加熱回転体、Ｎ・・ニップ部、３１ｄ・・加熱源、Ｐ・・記録材、ｔ・・トナー画像

Claims (7)

1. 現像手段を有し記録材にトナー画像を形成するための画像形成部と、加熱源で加熱されて所定の温度に調整される加熱回転体と前記加熱回転体と圧接してニップ部を形成する加圧回転体を有し前記ニップ部で記録材を挟持搬送して記録材上のトナー画像を加熱して定着させる定着手段と、を有る画像形成装置において、
   前記画像形成部が複数設けられ、前記複数の画像形成部のそれぞれの前記現像手段に用いられるトナーが同色でかつ熱溶融特性が異なるトナーであり、前記加熱回転体の１回転時間と同じ周期で、前記複数の画像形成部により同一の記録材に形成されるトナー画像における、前記熱溶融特性が異なるトナーの比率が可変であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成部は、画像情報に応じた潜像が形成される回転可能な像担持体と前記像担持体にトナーを供給して潜像をトナー画像として現像する現像手段と、前記像担持体に形成されたトナー画像を記録材に転写させる転写手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記熱溶融特性の異なるトナーの比率が変化する周期は、記録材の搬送方向先端をトリガーとし前記比率を変更することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記熱溶融特性とはガラス転移点温度であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記熱溶融特性とはガラス転移点温度であり、熱溶融特性の異なるトナー間でのガラス転移点温度の違いが５乃至２０℃であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記複数の画像形成部のそれぞれの前記現像手段に用いられるトナーがイエロー色でかつ熱溶融特性が異なるトナーである第１の画像形成ステーションと、前記複数の画像形成部のそれぞれの前記現像手段に用いられるトナーがマゼンタ色でかつ熱溶融特性が異なるトナーである第２の画像形成ステーションと、前記複数の画像形成部のそれぞれの前記現像手段に用いられるトナーがシアン色でかつ熱溶融特性が異なるトナーである第３の画像形成ステーションと、前記複数の画像形成部のそれぞれの前記現像手段に用いられるトナーがブラック色でかつ熱溶融特性が異なるトナーである第４の画像形成ステーションと、を有し、記録材にフルカラー画像形成を行うことが可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記比率は、記録材情報により異なる比率が設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。