JP4218295B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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画像形成装置に関し、より詳しくは、画像形成装置の後処理装置、定着装置の改良に係る。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平５−２１６３２２号公報
カラー画像形成装置は、近年のデジタル化・高精細化などの改善によって高画質な画像が得られるようになってきている。この高画質化に伴い、電子写真方式を利用したカラー画像形成装置を印刷市場や写真市場に展開しようという試みがなされており、その際に、グラフィックアートプリントや写真サービス等の平滑性の高い高画質の画像（以下、高光沢プリント）が強く要求されている。例えば、特許文献１には、平滑性の高い画像を得るための定着装置の構成が開示されている。高光沢プリントを形成するためには、特殊な記録シートを使用するとともに、厳格な定着温度（高過ぎず、低過ぎず）で定着を行う必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、熱伝導率の悪い弾性体層を有するロールでは、記録シートがニップを通過すると表面の温度が低下する。するとロール２周目では、ロール表面温度が低下するため、定着性が悪化してしまい、特に高光沢プリントを形成する上では都合が悪い。
【０００４】
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り、その目的は、厳密な定着温度が要求される条件でも、高い定着性を維持することができる定着装置、後処理装置及び画像形成装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加熱ロールと剥離ロールとを含む複数の支持部材と、当該複数の支持ロールにより回転可能に支持される定着ベルトと、当該加熱ロールと当該定着ベルトを介して圧接させニップ部を形成する加圧ロールとを備え、未定着トナーを保持する記録シートは、当該ニップ部においてトナー面を定着ベルトに密着させ、定着ベルトの回転とともに搬送され、当該剥離ロールにより形成される剥離部において定着ベルトから剥離される定着装置であり、当該加熱ロールと当該加圧ロールのうち少なくとも一方のロールは弾性体層を有する弾性ロールであり、当該弾性ロールの周長が当該ニップ部を通過する記録シートの最大送り長さとほぼ同等以上の周長を有する定着装置である。なお、前記ニップ部から前記剥離部に至るまでの定着ベルトの内側に当接するヒートシンク（冷却手段）を有するものでもよい。
【０００６】
また本発明は、加熱ロールと、当該加熱ロールに圧接してニップ部を形成する加圧ロールとを備え、未定着トナーを保持する記録シートはトナー面を加熱ロールに向けて当該ニップ部を通過する定着装置であり、当該加熱ロールと当該加圧ロールのうち少なくとも一方のロールは弾性体層を有する弾性ロールであり、当該弾性ロールの周長が当該ニップ部を通過する記録シートの最大送り長さとほぼ同等以上の周長を有する定着装置である。
【０００７】
定着装置をこれらのように構成することにより、前記弾性ロールが一回転する間に定着が完了するため、厳密な定着温度が要求される条件でも、高い定着性を維持することができる。
【０００８】
ここで、前記加熱ロールは金属製のハードロールとすることができ、前記加圧ロールは前記弾性ロールとすることができる。また、前記弾性ロールの外径Dと、前記弾性ロールの定着幅Wとが、D≧W／２．８の関係を満たすよう構成することができる。
【０００９】
この記録シートは、好ましくは普通紙ではなく、最も高画質（平滑性）が要求される専用光沢紙である。すなわち、前記記録シートは基材と当該基材のトナーを保持する面に熱可塑性樹脂層とを備えるものである。さらに、当該基材は紙製の基材本体と当該基材本体の両面を覆う樹脂製の樹脂コート層とを備えているものでもよい。また、記録シートのサイズは例えば、A6サイズ、ハガキサイズ、L版プリントサイズ、パノラマプリントサイズなどが挙げられる。
【００１０】
また、前記弾性ロールの周長が、当該ニップ部を通過する記録シートの画像領域の最大送り長さ以上の周長を有するよう構成することができる。そして、記録シートの画像領域サイズは例えば、A6サイズ、ハガキサイズ、L版プリントサイズ、パノラマサイズなどが挙げられる。
【００１１】
また本発明は、この定着装置を第二定着装置とし、当該第二定着装置とは異なる第一定着装置と、これら第一定着装置と第二定着装置の一方又は両方により記録シートの定着を行う制御手段とを備える画像形成装置として捉えることもできる。
【００１２】
ここで、画像形成装置ユニットに第一定着装置を設け、追加定着ユニット（後処理ユニット）に二次定着装置を設け、この追加定着ユニット（後処理ユニット）を画像形成ユニットに対して着脱自在に構成する場合には、従来の（低光沢、あるいは非光沢の一般文章用の）画像形成装置ユニットに、新たに追加定着ユニット（後処理ユニット）を付設するのみで高光沢な画像を得ることができ、高光沢画像のための画像形成装置の開発、生産コストを低減することができる。
【００１３】
またこの場合には、第二定着装置で定着可能な記録シートのサイズは、前記第一定着装置で定着可能な記録シートのサイズよりも小さくすることができる。より好ましくは、第二定着装置で定着可能な記録シートのサイズを第一定着装置で定着可能な記録シートのサイズの半分以下とすることができる。例えば、第二定着装置で定着可能な記録シートの最大サイズをA6サイズ、ハガキサイズ、L版プリントサイズ、パノラマサイズのいずれかとし、第一定着装置で定着可能な記録シートの最大サイズをＡ３サイズとすることができる。画像形成装置をこのように構成することで、二次定着装置が小型化され、高光沢画像を出力する画像形成装置の省スペース化と操作性の向上とが図れる。また小型の第二定着装置は、省電力にも資する。第一定着装置と第二定着装置の加熱源が、同時に点灯しないように制御することで、さらなる省電力を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施による形態】
実施態様
図１は本実施態様に係るタンデム型カラー複写機（画像形成装置）１の概略構成図である。この複合機１は、装置本体ユニット（画像形成ユニット）１００Uと、画像読取装置１０２と、装置本体ユニット１００Uに対して着脱可能な後処理ユニット（後処理装置）１０３Ｕとから構成されている。
【００１５】
また装置本体ユニット１００Ｕ内には、画像形成部（画像形成手段）と第一定着装置１５とが存在している。
【００１６】
画像形成部は、複数の張架ロールに張架され回転される無端状の中間転写ベルト９と、当該中間転写ベルト９の回転方向の上流側から下流側にかけて並んでいるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色トナー画像を形成する電子写真画像形成ユニット１Ｙ〜Ｋと、中間転写ベルト９に対峙するベルトクリーニング装置１４、同じく中間転写ベルト９に対峙する二次転写ロール１２、普通紙（記録シート）１８（Ｓ）、専用光沢紙（記録シート）１８（Ｐ）をそれぞれ収容する用紙トレイ１７、ピックアップロール１７ａ、搬送ロール対１９、２４、レジストロール対２０、第一排出ロール対２２、第一排出トレイ２５、第二排出ロール対２７、第二排出トレイ２６などを備えている。
【００１７】
また各電子写真画像形成ユニット１Ｙ〜Ｋは、感光体ドラム２、帯電ロール３、現像装置５、一次転写ロール６、ドラムクリーニング装置７、除電ロール８などを備えている。
【００１８】
図２は、第一定着装置15の構成を説明するものである。この第一定着装置１５は、小熱容量の定着ロール30と、加圧ベルト31・加圧パッド32からなる加圧ベルト式定着装置である。定着ロール30は、アルミニウムからなる肉厚1.5mm、外径25mm、長さ380mmのコア30a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体層30bを厚さ0.5mm、長さ320mmに被覆し、さらに弾性体層30bの表面に厚さ30μmのPFAチューブからなる離型層30cを被覆して形成されている。定着ロール30の内部には、加熱源として650Wのハロゲンランプ33が配設されており、定着ロール30の表面温度が所定の温度（例えば、170℃）となるように内部から加熱する。
【００１９】
加圧ベルト31は厚さ75μm、外径30mm、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31内部には、加圧ベルト31を定着ロール30に押圧しニップを形成する加圧パッド32が配置されている。加圧パッド32の押圧荷重は33Kgで、ニップ幅は6.5mmである。加圧ベルト31・加圧パッド32側には熱源を持たない。
【００２０】
後処理ユニット１０３Ｕの内部には、第二定着装置（熱定着手段）１０１が設けられており、後処理ユニット１０３Ｕには第二排出トレイ２６が取り付けられている。
【００２１】
図３は、第二定着装置１０１の構成を説明するものである。この第二定着装置101は、熱源を有する加熱定着ロール（加熱ロール：ハードロール）40、剥離ロール（支持ロール）44、ステアリングロール（支持ロール）45 、加熱定着ロール40および剥離ロール44とステアリングロール45に巻き回された定着ベルト47、定着ベルト47を介して加熱定着ロール40に押圧してニップを形成する加圧ロール（弾性ロール）42、定着ベルト47の回転方向のニップ下流側にて定着ベルト47を冷却する冷却器（冷却手段）46を有し、トナーを担持した記録シート18は、トナー画像が定着ベルト47と接するようにニップ部に搬送されて加熱加圧定着され、冷却器46で定着ベルト47および記録シート18が冷却されたのちに、定着ベルト47と記録シート18を剥離するベルト定着器である。
【００２２】
加熱定着ロール40は、熱伝導性の高いステンレス（金属）製のコア40aの表面に、PFAチューブ等のフッ素樹脂層からなる離型層40bを形成し、コア40a中に、ハロゲンランプなどの加熱源41が備えられ、加熱定着ロール40の表面温度が所定の温度になるように加熱し、定着ベルト47とトナー像が形成された記録シート18を加熱する。
【００２３】
加圧ロール42は、熱伝導性の高い金属製のコア42aの周囲に、ゴム硬度（JIS-A）が40°程度のシリコーンゴム等からなる弾性体層42bを被覆し、さらにその表面PFAチューブ等のフッ素樹脂層からなる離型層42cを形成し、コア42a中に、ハロゲンランプなどの加熱源43が備えられ、加圧ロール42の表面温度が所定の温度になるように加熱し、定着時の記録シート18に圧力を印加させると同時に、記録シート１８を裏面から加熱させる。加熱定着ロール40と加圧ロール42の構成は上述した構成に限定される物ではなく、記録シート18上に形成されたトナー画像を、定着ベルト47を介して記録シート18上に定着できる構成であれば良い。
【００２４】
剥離ロール44は、定着ベルト47から記録シート18を記録シート18自身の剛性により剥離させる物であり、その外径形状（寸法）は定着ベルト47と記録シート18の付着力、及び定着ベルト47の剥離ロール44への巻き付け角度によって決定される。ステアリングロール45は、定着ベルト47を回転させることにより発生する片寄りによるベルト端部の破損を防止するためのものであり、一方の軸が固定され、他方の軸を図示しない駆動装置により加熱定着ロール40に対して傾かせることで、定着ベルト47が片寄った場合逆方向にベルトの進行方向を変える役割を果たす。
【００２５】
冷却器46は、定着ベルト47と密着している記録シート１８を冷却するためのものであり、定着ベルト47の内周面で、且つ加熱定着ロール40の下流側、剥離ロール44の上流側に配設されている。冷却器46は、ヒートシンク46ａと、ヒートシンクと取り囲むダクト体46ｂと、ダクト体に対して送風するファン部材46ｃとを有している。冷却器46は、加熱定着ロール40と加圧ロール42により溶融させられた記録シート18の表面の透明樹脂層18aとトナー像を冷却させ、画像表面全体を定着ベルト47表面にならった平滑な状態で固化させる機能を有する。
【００２６】
定着ベルト47は熱硬化型ポリイミド製の無端状フィルム上に、厚さ35μmのシリコーンゴム層等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。さらに、定着ベルト47は加熱定着ロール40と剥離ロール44、ステアリングロール45の間に掛け渡され、加熱定着ロール40に従動回転する。
【００２７】
図４は、これら第一定着装置15及び第二定着装置101の構成を説明するものである。
【００２８】
次に、本実施例に係るカラー複合機１による画像形成動作を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）とに分けて説明する。
【００２９】
図５は、各プリントモードを制御する制御系を説明するブロック図である。この制御系は、カラー複合機１の制御部（制御手段）１０を中心に構成されており、制御部１０の計測対象として、複合機１に接続されたパーソナルコンピュータＰＣや図示しない複合機１のユーザインタフェイスからの制御命令信号、図示しない第一定着装置１５の温度センサからの温度信号、図示しない第二定着装置１０１の温度センサからの温度信号などが挙げられる。また、制御部１０の制御対象として、搬送方向切替ゲート１６の制御命令信号、第一定着装置１５の加熱源に供給される電力Ｐ１、第二定着装置１０１の加熱源に供給される電力Ｐ２、図示しない画像形成部などが挙げられる。
【００３０】
通常プリントモード
まず通常プリントモードにおける画像出力について説明する。パーソナルコンピュータＰＣ等から送られてくるカラー画像情報や、画像読み取り装置102より読み取られたカラー原稿のカラー画像情報等が入力されると、入力された画像情報に対して画像処理が行われる。
【００３１】
まず、中間転写ベルト９への単色トナー像形成の動作を電子写真画像形成ユニット1Yを代表して説明する。感光体ドラム2Yは、一様帯電ロール3Yによりその表面を負極性に一様に帯電される。次に露光器4により（先に画像処理がなされた画像情報に基づいて）イエロー画像に対応する像露光がなされ、感光体ドラム2Yの表面にはイエロー画像に対応する静電潜像が形成される。このイエロー画像に対応する静電潜像は現像装置5Yによってイエロートナー像となり、一次転写手段一部を構成する一次転写ロール6Yの圧接力及び静電吸引によって中間転写ベルト９上に転写される。転写後の感光体ドラム2Y上に残留したイエロートナーは、ドラムクリーニング装置7Yよって掻き取られる。感光体ドラム2Yの表面は除電ロール8Yによって除電された後、次の画像形成サイクルのために一様帯電ロール3Yにより再び帯電される。
【００３２】
多色のカラー画像形成を行なうカラー複合機１では、各電子写真画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの相対的な位置ずれを考慮したタイミングで、上記と同様の画像形成工程が電子写真画像形成ユニット1M,1C,1Kにおいても行われ、中間転写ベルト９上にフルカラートナー像が形成される。
【００３３】
中間転写ベルト９上に形成されたフルカラートナー像は、所定のタイミングで二次転写位置へと搬送される記録シート18上に、中間転写ベルト９を支持するバックアップロール13と、バックアップロール13に圧接する二次転写手段の一部を構成する二次転写ロール12の圧接力及び静電吸引によって転写される。
【００３４】
記録シート１８は、カラー複合機１の下部に配置された記録媒体収容部としての給紙カセット17から、所定のサイズのものがフィードロール17aによって給紙される。ここで、通常プリントモードでは、記録シート１８として普通紙１８（Ｓ）が給紙される。給紙された記録シート１８は、複数の搬送ロー19及びレジストロール20によって、所定のタイミングで中間転写ベルト９の二次転写位置まで搬送される。そして、記録シート１８には、上述したように、二次転写手段としてのバックアップロール13と二次転写ロール12とによって、中間転写ベルト９上からフルカラートナー像が一括して転写される。
【００３５】
また、中間転写ベルト９上からフルカラートナー像が転写された記録シート18は、中間転写ベルト９から分離された後、二次転写手段の上部に配設された第一定着装置15へと搬送され、この第一定着装置15によって熱及び圧力でトナー像が記録シート１８上に一次定着される。また、二次転写手段により記録シート１８上に転写できなかった中間転写ベルト９上の残トナーは、そのまま中間転写ベルト９上に乗った状態で中間転写体クリーニング装置14まで搬送され、クリーニング手段14により、中間転写ベルト９上から除去される。
【００３６】
ここで通常プリントモードでは、制御部１０により搬送方向切替ゲート１６の方向が制御されて搬送方向が第一記録媒体排出口21側に切り替えられ、排出ロール22によって普通紙モード用排紙トレイ25上に、画像形成面が上向きに排出される。
【００３７】
高光沢プリントモード
次に、高光沢プリントモードにおける画像出力について通常プリントモードとの相違点を中心に説明する。画像情報の入力、画像処理、中間転写ベルト９へのフルカラートナー画像の形成については通常プリントモードと同様に行われる。一方、給紙カセット１７から、所定のサイズのものがフィードロール１７ａによって給紙される際、高光沢プリントモードでは、記録シート１８として専用光沢紙１８（Ｐ）が給紙される。
【００３８】
この専用光沢紙１８（P）は、図６に示すように、基材18b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（熱可塑性樹脂層）18aを設けたものである。また、基材１８ｂは、所謂コート紙(180gsm)であり、紙製の基材本体の両面にそれぞれポリオレフィンのコート層（樹脂コート層）を設けている。なお、受像層18ａの方がコート層よりも耐熱性が高い。
【００３９】
給紙された専用光沢紙１８（Ｐ）は、同様にフルカラートナー像が一括して二次転写され、一次定着される。ここで高光沢プリントモードでは、制御部１０により搬送方向切替ゲート１６の方向が制御されて搬送方向が第二定着装置１０１側に切り替えられ、搬送ロール２４によって第二定着装置１０１側に搬送される（図５参照）。
【００４０】
図７は、二次定着装置１０１による二次定着の動作を説明するものである。同図に示すように、第二定着装置１０１の加熱定着ロール４０に巻き付けられた定着ベルト４７と加圧ロール４２により記録シート１８上のトナー４９が専用光沢紙１８（Ｐ）表面の透明樹脂層１８ａ内部に埋め込まれる。
【００４１】
ここで、この専用光沢紙１８（P）の構成を詳述する。
【００４２】
受像層18aは、記録画像部の光沢が均一であることをも特徴とする。トナー49の定着時に、トナー49が受像層18a中に埋め込まれていない場合は、トナーの厚みによって、光沢が異なり、画像の品質が著しく低下する。よって光沢ムラを解消するために、トナー49を受像層中に埋め込むことが重要である。すなわち、トナー49を埋め込むためには、短時間の加熱でトナー49が十分に溶融し、かつ受像層18aを構成する樹脂も軟化し、トナー49と相溶することが必要である。
【００４３】
これに関して、鋭意検討した結果、専用光沢紙１８（P）は、カラートナーからなるトナー画像の定着ニップ部内の温度（例えば、１２０〜１３０℃）において、専用光沢紙１８（P）の受像層18aを構成する熱可塑性樹脂の粘度が、カラートナーの粘度より小さく、且つ専用光沢紙１８（P）の受像層18aを構成する熱可塑性樹脂の弾性が、カラートナー49の弾性より小さくなるように設定することにより、定着時にカラートナー49からなるトナー画像を、受像層18a中に埋め込んで粒状性を小さくして、光沢性を向上させることができる。
【００４４】
受像層18aを構成する樹脂としては、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル樹脂等が挙げられるが、特にポリエステル樹脂が好ましく使用される。ポリエステル樹脂を構成する多価アルコール成分と多価カルボン酸成分としては、次のものが例示される。
【００４５】
多価アルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ビスフェノールＡにオレフィンオキサイドを付加したモノマー等を用いることができる。
【００４６】
多価カルボン酸成分としては、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、ドデセニルコハク酸、ｎ−オクチルコハク酸、ｎ−ドデセニルコハク酸、１，２，４−ベンゼルトリカルボン酸、１，２，４−シクロヘキサントリカルボン酸、１，２，４−ナフタレントリカルボン酸、１，２，５−ヘキサントリカルボン酸、１，３−ジカルボキシ−２−メチル−２−メチレンカルボキシプロパン、テトラ（メチレンカルボキシ）メタン、１，２，７，８−オクタンテトラカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸およびこれらの酸の低級アルキルエステル等を用いることができる。
【００４７】
受像層18aを構成するポリエステル系樹脂は、上記多価アルコール成分と多価カルボン酸成分を各成分から１種以上用いて合成される。また、トナーの成分が、カラートナー49では、ポリエステル樹脂、モノクロトナーでは、スチレン−アクリル系樹脂が主となっていることから、トナーとの相溶性の高い樹脂組成を選ぶことが好ましい。したがって、ポリエステル樹脂、スチレン−アクリル酸エステル樹脂、スチレン−メタクリル酸エステル樹脂等の中から目的に応じて１種或いは２種以上が混合されて使用される。
【００４８】
さらに、受像層18aには、弾性を阻害しない範囲で顔料、離型剤、導電剤等を含有させることができる。その場合、全樹脂に対して主成分の樹脂量は、８０重量％以上であることが必要である。さらに、受像層18aは、温度２０℃、相対湿度８５％において表面電気抵抗８．０×１０⁸ Ω以上になるように調整されたものが好ましい。なお、上記離型剤は、必要に応じて、０．５重量％〜１０重量％の範囲で、受像層18a中に添加される。
【００４９】
本発明の基材１８ｂの基材本体としては、特に限定されないが、例えば抄紙ｐｈが４．５付近である酸性抄紙、炭酸カルシウム等のアルカリ性填料を主成分として含み抄紙ｐｈを約６の弱酸性〜約９の弱アルカリ性とする中性抄紙等の紙基体が用いられる。抄紙方法については、一般の長網多筒式、丸網単筒式、ヤンキ―等の抄紙機が適宜用いられる。また、用途に応じて合成紙、不織布、合成樹脂フィルムも使用できる。
【００５０】
基材本体としての用紙の内部結合強度を向上させるのが望ましく、基材本体の内部結合強度の向上に対しては、例えば、原紙のパルプの種類（剛性の高い針葉樹）、熱処理パルプ、叩解を進め繊維間結合を高める、紙力剤（ポリアミド、アクリルアミド、アミン化合物等）、湿潤紙力増強剤（ポリアミド、エポキシ、メラミン化合物等）の添加、サイズプレスで水系樹脂（ポリビニルアルコール、フッ素系樹脂、アクリル、スチレン、アクリル−スチレン共重合体、アミド、ウレタン、エポキシ化合物等）の含浸、塗工などがあるが、目的に応じて適宜選択される。
【００５１】
基材本体の両面には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン等からなるポリオレフィンコート層が、１０〜３０μｍの厚さに被覆される。コート層は、基材本体の表裏両面に被覆された後、通常の硬化工程や表面処理工程等で平滑化処理される。なお、受像層18aが塗設される面は、平滑化処理を施す際に、ＪＩＳ Ｋ０６０１に基づく最大粗さＲｍａｘが２０μｍ以下になるように調整される。
【００５２】
基材18bへの受像層18aの塗工には、一般に公知の塗被装置、例えば、リバースロールコータ、バーコータ、カーテンコータ、ダイスロットコータ、グラビアコータ等の装置が適宜用いられる。
【００５３】
また、受像層18aが塗工された専用光沢紙１８（P）は、必要に応じて平滑化処理することができ、通常のスーパーキャレンダ、グロスキャレンダ、ソフトキャレンダ等の平滑化処理装置で行われる。また、加圧装置の形態、加圧ニップの数、加温等も通常の平滑化処理装置に準じて適宜調節される。
【００５４】
以上で専用光沢紙１８（P）の説明を終了する。
【００５５】
その後、定着ベルト47に密着した状態で搬送、冷却器46により所定の温度まで冷却されたのちに、剥離ロール44部で定着ベルト47から記録シート１８が剥離し、高光沢画像が高光沢プリントモード用排紙トレイ26上に、画像形成面が下向きに排出される。
【００５６】
この場合、例えば、▲１▼単独の後処理ユニット103Uに手差しで記録シート１８を挿入することもできるし、▲２▼装置本体ユニット100Uに装着された後処理ユニット103Uに対して装置本体ユニット100Uから手差し、又は収容トレイ１７を介して記録シート１８を挿入することもできる。なお、後者▲２▼の場合には、制御部１０は画像形成や一次転写を禁止する（図５参照）。
【００５７】
なお、第二定着装置101に搬送される記録シート１８上のトナー49は、画像形成装置100内部に配設された第一定着装置15により既に一旦定着が行われているため、搬送方向切替ゲート16により搬送方向切り替え動作を行なった際に、画像形成面が搬送支持部材等と接触した場合においても画像の乱れ等の画質ディフェクトが発生することはない。
【００５８】
また、一台のカラー複合機１で、一次定着のみにより低光沢度の画像出力を行う通常プリントモードと、一次及び二次定着により高光沢度の画像出力を行う高光沢プリントモードと備えるため、（それぞれ別個の画像形成装置を設ける場合に比べ）省スペース化が図れる。
【００５９】
さらに、本実施例に係る第2定着装置１０１は、消費電力の低減、小型化、（結果として）カラー複合機１の操作性向上のため、次のような構成を採用している。
【００６０】
第一の構成として、第二定着装置１０１で定着可能な記録シート１８の最大サイズを、第一定着装置１５で定着可能な記録シートの最大サイズよりも小さいものと設定した。つまり、制御部１０の制御プログラムにより、一定以上のサイズの記録シート１８に対しては、高光沢プリントモードを選択できないように設定する。
【００６１】
図８は、第二定着装置１０１で定着可能な記録シート１８のサイズと、各サイズにおける第二定着装置１０１の消費電力との関係を説明する棒グラフである。このグラフに示すように、第二定着装置101では記録シート１８を定着ベルト47と共に加熱、冷却するサイクルを繰り返すため、消費電力が非常に大きくなっており、記録シート１８をA4横送り（LEF）8ppmとすると、第二定着装置101だけで約1,000Wが必要となる。そして、第一定着装置15を含む画像形成装置100で1,500W必要とするため、合計で2,000W以上の電力が必要になってしまう。
【００６２】
そこで、第二定着装置１０１で出力される記録シート１８のサイズを、高光沢、高平滑な画像としての要求が高い、ハガキサイズやL版プリントサイズに限定することにより、第二定着装置101の総消費電力が約800Wになり、約200Wの消費電力を低減することができる。
【００６３】
第二の構成として、第二定着装置101の（定着ベルト４７などの）回転軸方向長さを、第一定着手段15の（定着ロール30などの）回転軸方向長さより短く構成している。
【００６４】
図９は、定着ベルト４７の回転軸方向長さ（幅）と第二定着装置101のスタンバイ（空回転）時の消費電力との関係を説明するグラフである。また、図１０は、第二定着装置101の定着ベルト４７幅に対応した最大サイズの記録媒体を定着させた場合に必要な第二定着装置101の消費電力を説明するグラフである。これらのグラフから明らかなように、消費電力は定着ベルト４７の幅に比例しており、消費電力は定着ベルト４７による電力ロスが大きく影響していることが分かる。
【００６５】
そこで写真モードで出力される記録シート18のサイズを、高光沢、高平滑な画像としての要求が高い、ハガキや写真のL版に限定した第二定着装置１０１、すなわち第二定着装置101の加熱定着ロール40、加圧ロール42、さらに消費電力ロスが大きい定着ベルト47の軸方向長さをL版サイズが定着可能な長さまで短くすることにより、第二定着装置101での消費電力を380Wに抑えることを可能とした。
【００６６】
【表１】

表１は、第二定着装置１０１の軸方向長さを▲１▼A４サイズ横送りに対応させた長さ、▲２▼葉書サイズに対応させた長さに構成した場合の、各ロール構成、たわみ量の設計値をまとめたものである。なお、表１中、A、B、C、D、E、Fはいずれもある設定値を示す。
【００６７】
表１に示すように、第二定着装置101の軸方向長さを短くすることで、定着特性（画質）に影響を与えることなく、加熱定着ロールと加圧ロールを小径化（約3割減）できた。さらに加圧設定荷重を低減（約5割減）することができ、強度部材である加圧構造部材、及び第二定着装置101を構成する部品を小型化することができた。加熱定着ロール４０と加圧ロール４２の小径化と、加圧設定荷重を低減による構成部品の小型化により、第二定着装置101を約3割小型、薄型化することが可能となった。
【００６８】
第三の構成として、第一定着装置１５の加熱源であるハロゲンランプ３３と、第二定着装置１０１の加熱源であるハロゲンランプ４１、４３とに同時に電力を供給しないように、制御部１０の制御プログラムを設定するものである（図５参照）。すなわち、第一定着装置１５の温度がその設定温度を下回り、同時に第二定着装置１０１の温度が設定温度がその設定温度を下回った場合でも、制御部１０は、一方の加熱源にしか電力を供給しないよう設定する（P1又はP2）。この際、より熱容量の小さい定着装置（本実施例では第一定着装置１５）の加熱源にのみ電力を供給することが好ましい。
【００６９】
これら第一〜第三の構成により、第二定着装置101の小電力化、加熱源が同時点灯しないようにON/OFF制御や動作タイミング制御等を行なうことにより、画像形成装置100と第二定着装置101の消費電力を1,500W以下にし、一般的なオフィス・コンビニエンスストア等の使用環境（電源環境）で使用することができる。さらに、第二定着装置101の小型、薄型化により、画像形成装置100上部に第二定着装置101を配設した際においても、画像読み取り装置102の配設高さが高くなることを防止し、画像読取装置102の操作性に影響を与えることがない。
【００７０】
なお、具体的な後処理ユニット103Uの配設方法はとしては、図１１に示すように、後処理ユニット103Uの底面及び側面等に複数の支持部材60、及び複数の固定部61を設け、直接装置本体ユニット100U上に固定することもできるし、図１２に示すように、後処理ユニット103U、もしくは側面に複数の指示部材60を設け、画像読取装置102の底面部、もしくは画像読み取り装置102を支えている画像読取装置取付部材104等に吊り下げる構成を採用することもできる。
【００７１】
ところで、本実施態様に係る複写機１の第二定着装置１０１は、厳密な定着温度が要求される。すなわち、専用光沢紙１８（P）のポリオレフィンコート層に耐熱性の低い材料がコーティングされているため、140℃以上の高温でコート層が溶融し、記録シートの基材内部の空気が噴出し、ブリスターが発生しやすい。他方、120℃より低い温度では画像の平滑性（レリーフ）が悪化してしまう。定着温度余裕（ラチチュード）が非常に狭いシステムである。
【００７２】
このようなシステムにおいても、高い定着性を維持することができるように、次のような構成を採用している。以下、このような構成及びその採用理由を実施例及び比較例として説明する。
【００７３】
実施例
加熱定着ロール40は、φ40mmのSUSハードロールである。加圧ロール42は、φ48mm（ゴム層2mm）の弾性ロールである。なお、ブリスターの発生を抑制する観点からは、加圧ロール42内に加熱源43を備えない方が好ましい。定着ベルト47は、φ168mm、幅130mmである。第二定着装置101の最大定着サイズはA6サイズ（105mm×148mm）である。
【００７４】
まず、加圧ロール42のロール径（φ48mm）の決定方法を説明する。第一に、最大定着サイズから決定すると、最大定着サイズであるA６サイズの送り長さは148mmである。よって、加圧ロール42が一回転する間に定着を完了するためには、148mm／π≒47.1以上のロール径が必要であることが分かる。第二に、加圧ロール42の定着幅（＝定着ベルト47の定着幅＝130mm）、専用光沢紙１８（P）の一般的な縦横比率１：１．４、専用光沢紙１８（P）中の一般的な有効画像形成装
置エリア（８０％）から決定すると、130×0.8×1.4/π≒130/2.8≒46.4mm以上のロール径が必要であることが分かる。
【００７５】
図１３は、実施例の加圧ロール（φ48mm）42を用いた場合の定着加熱ロール40及び加圧ロール42の温度（横軸）〔℃〕とその際の画像平滑度・レリーフ（縦軸）〔μｍ〕との関係を示すグラフである。最大定着サイズであるA６サイズに比べて加圧ロール42の周長が長いため、インターイメージで温度回復可能であり、二周目でもレリーフが悪化しない。その結果、ブリスターの発生防止とレリーフの悪化防止とを容易に両立することができる。
【００７６】
比較例
比較のため、加圧ロール40の径を（先の決定方法で求められた値よりも小さい）40mmで構成した二次定着装置101を用意し、実施例と同様に、実験を行った。
【００７７】
図１４は、比較例の加圧ロール（φ40mm）42を用いた場合の定着加熱ロール40及び加圧ロール42の温度（横軸）〔℃〕とその際の画像平滑度・レリーフ（縦軸）〔μｍ〕との関係を示すグラフである。最大定着サイズであるA６サイズに比べて加圧ロール42の周長が短いため、二周目ではレリーフが大幅に悪化する。その結果、定着温度の許容範囲が狭くなり、ブリスターの発生防止とレリーフの悪化防止とを両立することが困難となる。
【００７８】
図１５は、比較例において二周目の定着でレリーフが大幅に劣化した原因を説明するグラフであり、横軸は経過時間〔sec〕を、縦軸はロール温度〔℃〕をそれぞれ示しており、太線グラフは加圧ロール42の温度変化を、細線グラフは定着加熱ロール40の温度変化をそれぞれ示している。このグラフから明らかなように、加圧ロール42の表面温度は、二周目に定着時において大幅に低下（約130℃⇒123℃と、5〜７℃の温度Droopが発生）しており、その定着温度の低下がレリーフの悪化を招いている（レリーフ（トナー埋め込みの段差感）が用紙先端Grade0⇒用紙後端Grade2に悪化）。
【００７９】
一方、ステンレス製の加熱定着ロール40では温度の落ち込みは殆ど計測されない。熱伝導性が高いためである。加熱定着ロール40は、熱伝導を阻害しない程度の厚さの表面離型層（ＰＦＡ等）がコーティングされてあってもよい。表面離型層の厚さは、磨耗によりなくならない程度の厚さが必要であり、100μｍ以下、望ましくは50μm以下が良い。
【００８０】
変形例
本実施態様では、第二定着装置101をベルト定着装置として構成されているが、金属製のハードロールである加熱定着ロール40と、それに圧接する加圧ロール４２とから構成されるロール定着装置としてもよい。この場合、最大定着サイズをA4サイズとすると、加圧ロール42の径はφ95mmとすることができる。
【００８１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、厳密な定着温度が要求される条件でも、高い定着性を維持することができる定着装置、後処理装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施態様に係る画像形成装置の断面概略図である。
【図２】図２は、第一定着装置の断面概略図である。
【図３】図３は、第二定着装置の断面概略図である。
【図４】図４は、実施態様に係る画像形成装置の定着後の記録シートの搬送順を説明するものである。
【図５】図５は、実施態様に係る画像形成装置の制御系を説明するブロック図である。
【図６】図６は、高光沢プリントモードで使用する専用光沢紙を説明する断面概略図である。
【図７】図７は、二次定着装置での二次定着を説明するものである。
【図８】図８は、記録シートのサイズと第二定着装置の消費電力との関係を説明する棒グラフである。
【図９】図９は、定着ベルト幅第二定着装置のスタンバイ時の消費電力との関係を説明するグラフである。
【図１０】図１０は、定着ベルト幅に対応した最大サイズの記録媒体を定着させた場合に必要な第二定着装置の消費電力を示すものである。
【図１１】図１１は、後処理ユニットの固定方法を説明するものである。
【図１２】図１２は、後処理ユニットの固定方法を説明するものである。
【図１３】図１３は、実施例に係る定着加熱ロールの温度とレリーフとの関係を説明するグラフである。
【図１４】図１４は、比較例に係る定着加熱ロールの温度とレリーフとの関係を説明するグラフである。
【図１５】図１５は、比較例に係る定着加熱ロールの温度変化を説明するグラフである。
【符号の説明】
１…カラー複合機（画像形成装置）、１０２…画像読取装置、１００U…画像形成ユニット、１５…第一定着装置、１０１…第二定着装置、４０…加熱定着ロール（加熱ロール：ハードロール）、４２…加圧ロール（弾性ロール）、４７…定着ベルト、４６…冷却器（冷却手段）、１０３U…後処理ユニット（後処理装置）、１０…制御部（制御手段）

Claims (5)

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記録シートに定着する、定着用回転体を備えた第一定着装置と、
   前記第一定着装置により一次定着された記録シート上のトナー像を二次定着する、定着用回転体を備えた第二定着装置と、
   前記第一定着装置のみで当該未定着トナー像を定着する第一定着モードと前記第一定着装置及び第二定着装置で当該未定着トナー像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し、
   前記第二定着装置は、加熱ロールを含む複数の支持ロールと、当該複数の支持ロールにより回転可能に支持される定着ベルトと、当該加熱ロールと当該定着ベルトを介して圧接させニップ部を形成する加圧ロールとを備え、未定着トナーを保持する記録シートが、当該ニップ部においてトナー面を定着ベルトに密着させて定着ベルトの回転とともに搬送され、剥離部において定着ベルトから剥離される定着装置であり、
   前記第一定着装置における定着用回転体の回転軸方向の長さを、最大でＡ３サイズの記録シートの縦送りが可能な長さとし、
   前記第二定着装置における定着ベルトの回転軸方向の長さを、最大でＡ６サイズの記録シートの縦送りが可能な長さとしていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第一定着装置及び第二定着装置の双方が電力の供給により加熱される加熱源を備え、当該第一定着装置の加熱源と当該第二定着装置の加熱源とに同時に電力を供給しないように制御する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第二定着装置の加熱ロール及び加圧ロールのうち少なくとも一方が弾性体層を有する弾性ロールであり、当該弾性ロールの周長が当該ニップ部を通過する記録シートの最大送り長さとほぼ同等以上の周長を有する請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記第二定着装置の加熱ロール及び加圧ロールのうち少なくとも一方が弾性体層を有する弾性ロールであり、当該弾性ロールの外径Ｄと当該弾性ロールの定着幅Ｗとが、Ｄ≧Ｗ／２．８の関係を満たす請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記加熱ロールが金属製のハードロールであり、前記加圧ロールが前記弾性ロールである請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。

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