JP4262140B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱と圧により記録材上のトナー画像を加熱定着する定着器を複数備えた画像形成装置に関する。

電子写真技術を用いたプリンタや複写機などのフルカラー画像形成装置が数多く製品化されている。

近年、フルカラー画像形成装置に要求されている性能として、特に、様々な記録材に画像形成出来ることや、高速・高画質であることがある。

様々な記録材に画像形成する上で、定着器としては常に最適な熱量を記録材とトナーに与えることが重要である。最適な熱量を与えることで、充分な定着強度を確保し、かつ、好適な画像光沢を得ることが出来るからである。

例えば、厚みのある記録材を使用するときには、記録材上のトナー画像を加熱溶融してトナー画像を定着させるのに、厚い記録材は熱容量が大きくなるので通常の記録材よりも多くの熱量が必要になる。従って、厚い記録材を使用するときは、定着温度を高く設定したり、定着速度を遅くすることで定着時間を長くして対応している。

しかし、前者の定着温度を高く設定する場合、温度を高くしすぎると、特に透気度の低いコート紙に画像形成する場合には、記録材コート紙中の水分が一気に蒸発して水蒸気になり、コート紙表面のコーティング層に凹凸ができて画像が乱れるといった問題が生じてしまう。また、定着部材や周辺部材の熱劣化を促進する等、弊害が発生することが多いので、通常後者の定着速度を遅くすることで定着時間を長くして対応するのが一般的であった。

定着速度を低下させずに市場からの要望である高速化を様々な記録材を使用しても達成出来るように、最近、定着器を複数個用いて記録材とトナーに定着器の個数だけ複数回にわたって熱を与えることのできる画像形成装置が提案されている（特許文献１）。
特開２０００−２２１８２１号公報

しかしながら、定着器を複数個用いて定着器の個数だけ複数回にわたって記録材とトナーに熱を与えることのできる画像形成装置は、定着器の個数に応じて記録材の搬送距離が長くなってしまう。また、同一の記録材を複数の定着器が同時に定着すると、各定着器間で記録材を引っ張り合ったり、記録材が余って湾曲した結果、画像不良を起こすなどの弊害が発生することがある。これを防止するために、各定着器間距離を最大の記録材の長さ以上にすると有効であるが、さらに記録材の搬送距離が長くなってしまう。このように記録材の搬送距離が長くなると、画像形成に所要する時間も長くなり、定着器の動作時間が長くなってしまう。その結果、定着器の部材の劣化が進行して寿命が短くなってしまうといった欠点があった。

そこで本発明の目的は、複数の定着器を用いても定着器の寿命を維持できる画像形成装置を提供することである。

本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。

（１）回転する定着ベルトと、該定着ベルトと第一ニップを形成し、記録材を挟持搬送する回転する加圧ベルトと、を有する第一定着器と、
回転する定着ローラと、該定着ローラと第二ニップを形成し、記録材を挟持搬送する回転する加圧ローラと、を有し、前記第一定着器よりも記録材搬送方向下流側に配置された第二定着器と、
を有し、前記第一定着器及び前記第二定着器に記録材を順次に通紙して記録材上の画像を加熱する画像形成装置であり、
前記第一定着器及び前記第二定着器の記録材搬送速度は同じ設定であり、前記第一ニップの幅は前記第二ニップの幅よりも広く、また前記第一ニップの線圧は前記第二ニップの線圧よも低い設定であり、
前記定着ベルトと前記加圧ベルト及び前記定着ローラと前記加圧ローラは画像形成装置が待機中の時には離間しており、画像形成装置の動作開始時には、前記定着ベルトと前記加圧ベルトを圧接させてから回転させ、その後に前記定着ローラと前記加圧ローラを圧接させてから回転させ、画像形成装置の動作終了時には、前記定着ベルトと前記加圧ベルトを、回転を停止させてから離間させ、その後に前記定着ローラと前記加圧ローラを、回転を停止させてから離間させることを特徴とする画像形成装置。

（２）前記第一定着器及び前記第二定着器は所定の目標温度になるように温度制御されていて、目標温度を画像形成装置の動作開始時に前記第一定着器、次に前記第二定着器の順で変更することを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。

（３）前記第一定着器及び前記第二定着器の前記定着器の加熱体の目標温度を、画像形成装置の動作終了時に前記第一定着器、次に前記第二定着器の順で変更することを特徴とする（１）又は（２）に記載の画像形成装置。

（４）前記第一定着器及び前記第二定着器の定着器間の距離は画像形成装置で使用可能な搬送方向長さが最大の記録材の長さ以上であることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の画像形成装置。

本発明の画像形成装置によれば、各定着器について無駄に動作している時間を除去することができて複数の定着器を用いても各定着器の寿命が低下しない画像形成装置を提供することが出来る。

以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良の実施の形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

図１に、本実施例における画像形成装置の概略構成を示す縦断面図を示す。この画像形成装置は、電子写真方式、デジタル方式の４色フルカラーのプリンタ（以下では、「画像形成装置」という）である。なお、記録材とは、例えば、普通紙，コート紙，透明フィルム等の画像が形成されるシート状の部材のことをいい、他の呼称として、転写紙，記録紙，シート，シート材等があげられる。

同図に示す画像形成装置は、画像形成装置本体（以下「装置本体」という）Ｍの下部に配設されたデジタルカラー画像プリンタ部（以下単に「プリンタ部」という）Ｉと、装置本体Ｍの上部に配設されたデジタルカラー画像リーダ部（以下単に「リーダ部」という）IIとを備えており、例えば、リーダ部IIで読み取った原稿Ｄの画像に基づいて、プリンタ部Ｉにおいて記録材Ｐに画像を形成するものである。

まず、プリンタ部Ｉの構成を説明し、つづいてリーダ部IIの構成を説明する。

（１）プリンタ部Ｉ
プリンタ部Ｉは、矢印Ｒ１方向に回転駆動される像担持体としての感光ドラム１を有する。感光ドラム１の周囲には、その回転方向に沿ってほぼ順に、一次帯電器（帯電手段）２、露光装置（露光手段）３、現像装置（現像手段）４、転写装置（転写手段）５、クリーニング装置（クリーニング手段）６、前露光ランプ（前露光手段）７等が配置されている。また、転写装置５の下方、すなわちプリンタ部Ｉの下半部には、記録材Ｐの給紙搬送部８が配置され、さらに、転写装置５の上部には分離装置（分離手段）９が、また分離装置９の下流側（記録材Ｐの搬送方向についての下流側：同図中では分離手段９の左方）には定着装置（定着手段）１０、排紙部１１が配置されている。

感光ドラム１は、アルミニウム製のドラム状の基体１ａと、その表面（外周面）を覆うＯＰＣ（有機光半導体）感光層１ｂとを有し、駆動手段（不図示）によって矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピード（周速度）で回転駆動されるように構成されている。

一次帯電器２は、感光ドラム１に対向する部分が開口したシールド２ａと、シールド２ａの内側に感光ドラム１の母線と平行に配置された放電ワイヤ２ｂと、シールド２ａの開口部に配置されて帯電電位を規制するグリッド２ｃとを有するコロナ帯電器である。また、一次帯電器２は、電源（帯電バイアス印加電源：不図示）によって帯電バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１表面を所定の極性・電位に均一に（一様に）帯電するようになっている。

露光装置３は、後述のリーダ部IIからの画像信号に基づいてレーザ光を発光するレーザ出力部（不図示）と、レーザ光を反射するポリゴンミラー３ａと、レンズ３ｂと、ミラー３ｃとを有している。この露光装置３は、このレーザ光により感光ドラム１表面を照射することによって、均一帯電後の感光ドラム１表面を露光し、露光部分の電荷を除去して静電潜像を形成するように構成されている。本実施の形態では、感光ドラム１表面に形成される静電潜像は、原稿の画像に基づいて、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの４色に色分解されたレーザ光により、それぞれの色に対応した静電潜像が順次形成されるようになっている。

現像装置４は、感光ドラム１の回転方向（矢印Ｒｌの方向）に沿って上流側から順に４個の現像器、すなわち、それぞれ樹脂を基体としたイエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの各色のトナー（現像剤）を収納した現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂｋを備えている。各現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂｋは、それぞれ感光ドラム１表面に形成された静電潜像にトナーを付着させる現像スリーブ４ａを有しており、感光ドラム１上の静電潜像の現像に供される色の現像器が、偏心カム４ｂによって択一的に感光ドラム１表面に近接する現像位置に配置され、現像スリーブ４ａを介して静電潜像にトナーを付着させ、顕像としてのトナー画像（可視画像）を形成するように構成されている。なお、現像に供される現像器以外の他の３色の現像器は、現像位置から退避するようになっている。

転写装置５は、表面に記録材Ｐを担持する転写ドラム（記録材担持体）５ａ、感光ドラム１上のトナー画像を記録材Ｐに転写する転写帯電器５ｂ、記録材Ｐを転写ドラム５ａに吸着させるための吸着帯電器５ｃとこれに対向する吸着ローラ５ｄ、内側帯電器５ｅ、外側帯電器５ｆを有しており、矢印Ｒ５方向に回転駆動されるように軸支された転写ドラム５ａの周面開口域には誘電体からなる記録材担持シート５ｇが円筒状に一体的に張設されている。記録材担持シート５ｇは、ポリカーボネートフィルム等の誘電体シートを使用している。また図１中における転写ドラム５ａの斜め下方には、転写ドラム５ａを感光ドラム１に接離させるためのカム５ｉ及びカムフォロア（接離部材）５ｈとが配設されていて、感光ドラム１上のトナー画像が転写ドラム５ａ上の記録材Ｐに転写されるとき以外は、感光ドラム１表面から転写ドラム５ａを離間させるようにしている。この転写装置５は、転写ドラム５ａ表面に記録材Ｐを吸着して担持し、記録材Ｐにトナー画像が転写された後に転写ドラム５ａから記録材Ｐを分離するように構成されている。

クリーニング装置６は、記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１表面に残ったトナー（残留トナー）を掻き落とすクリーニングブレード６ａ、及び掻き落としたトナーを回収するクリーニング容器６ｂを備えている。

前露光ランプ７は、感光ドラム１の回転方向に沿っての一次帯電器２の上流側に隣接して配置されており、クリーニング装置６によって清掃された感光ドラム１表面の不要な電荷を除去するようになっている。

給紙搬送部８は、大きさの異なる記録材Ｐを積載収納する複数の給紙カセット８ａ、給紙カセット８ａ内の記録材Ｐを給紙する給紙ローラ８ｂ、多数の搬送ローラ、そしてレジストローラ８ｃ等を有している。この給紙搬送部８は、所定の大きさの記録材Ｐを転写ドラム５ａに供給するようになっている。また装置本体Ｍの右側面（図１中の右側の側面）には、手差しトレイ８ｅが設けられている。この手差しトレイ８ｅ上にセットされた記録材Ｐは、給紙ローラ８ｆによってレジストローラ８ｃに向けて給紙されるようになっている。

分離装置９は、分離帯電器９ａ、分離爪９ｂ、分離押し上げころ９ｃ等を有しており、トナー画像転写後の記録材Ｐを転写ドラム５ａから分離するものである。

定着装置１０は、１つの枠体１０ａ内に配設された第一定着器２１と記録材搬送方向に対して第一定着器２１の下流側に配置される第二定着器２２とを備えている。なお、この定着装置１０については後に詳述する。

排紙部１１は、記録材Ｐの搬送方向に沿っての定着装置１０の下流に配設された搬送パス切り換えガイド１１ａ、排出ローラ１１ｂ、排紙トレイ１１ｃ等を有している。また、搬送パス切り換えガイド１１ａの下方には、１枚の記録材Ｐに対してその両面に画像形成を行うための搬送縦パス１１ｄ、反転パス１１ｅ、積載部材１１ｆ、中間トレイ１１ｇ、さらに搬送ローラ１１ｈ、１１ｉ、反転ローラ１１ｊ等が配置されている。

さらに、感光ドラム１周囲における、一次帯電器２と現像装置４との間には、感光ドラム１表面の帯電電位を検出する電位センサＳ_１が、また現像装置４と転写ドラム５ａとの間には、感光ドラム１上のトナー画像の濃度を検知する濃度センサＳ_２が、それぞれ配置されている。

（２）リーダ部II
つづいて、リーダ部IIについて説明する。プリンタ部Ｉの上方に配置されたリーダ部IIは、原稿Ｄを載置する原稿台ガラス１２ａ、移動しながら原稿Ｄの画像面を露光走査する露光ランプ１２ｂ、原稿Ｄからの反射光をさらに反射させる複数のミラー１２ｃ、その反射光を集光するレンズ１２ｄ、そしてレンズ１２ｄからの光に基づいてカラー色分解画像信号を形成するフルカラーセンサ１２ｅ等を有している。このカラー色分解画像信号は、増幅回路（不図示）を経て、ビデオ処理ユニット（不図示）によって処理を施され、上述のプリンタ部Ｉに送出されるようになっている。

（３）画像形成装置の動作
次に、上述構成の画像形成装置の動作について、若干の構成を加えながら、簡単に説明する。なお、以下の説明においては、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの順に４色フルカラーの画像を形成するものとする。

リーダ部IIの原稿台ガラス１２ａに載置された原稿Ｄの画像は、露光ランプ１２ｂによって照射され、色分解されてまずイエローの画像がフルカラーセンサ１２ｅによって読み取られ、所定の処理を施されて画像信号としてプリンタ部Ｉに送られる。

一方、プリンタ部Ｉでは、感光ドラム１が矢印Ｒｌ方向に回転駆動され、一次帯電器２によって感光ドラム１表面が所定の極性・電位に均一に帯電される。上述のリーダ部IIから送られてきた画像信号に基づいて、露光装置３のレーザ出力部からレーザ光が照射され、ポリゴンミラー３ａ等を介して帯電済みの感光ドラム１表面を光像Ｅによって露光する。感光ドラム１表面のうち露光を受けた部分は、電荷が除去され、これによりイエローに対応した静電画像が形成される。現像装置４においては、イエローの現像器４Ｙが所定の現像位置に配置され、その他の現像器４Ｃ，４Ｍ，４Ｂｋは現像位置から退避される。感光ドラム１上の静電潜像は、現像器４Ｙによってイエローのトナーが付着され、顕像化されてトナー画像となる。この感光ドラム１上のイエローのトナー画像は、転写ドラム５ａに担持された記録材Ｐに転写される。なお、この記録材Ｐは、原稿画像に適した大きさの記録材Ｐが所定の給紙カセット８ａから給紙ローラ８ｂ、搬送ローラ、そしてレジストローラ８ｃ等を介して所定のタイミングで転写ドラム５ａに供給されたものである。このようにして供給された記録材Ｐは、転写ドラム５ａの表面に巻つくように吸着されて矢印Ｒ５方向に回転し、転写帯電器５ｂによって感光ドラム１上のイエロートナー画像が転写される。

一方、トナー画像転写後の感光ドラム１は、クリーニング装置６によって表面の残留トナーが除去され、さらに前露光ランプ７によって不要な電荷が除去されて、一次帯電器２から始まる次の画像形成に供される。

以上の、リーダ部IIによる原稿画像の読み取りから、転写ドラム５ａ上の記録材Ｐに対するトナー画像の転写、さらには感光ドラム１の清掃、除電に至る各プロセスが、イエロー以外の他の色、すなわちシアン，マゼンタ，ブラックについても同様に行われ、転写ドラム５ａ上の記録材Ｐには、４色のトナー画像が重なるようにして転写される。

４色のトナー画像の転写を受けた記録材Ｐは、分離帯電器９ａ、分離爪９ｂ等によって転写ドラム５ａから分離され、未定着のトナー画像を表面に担持した状態で定着装置１０に搬送される。記録材Ｐは、定着装置１０で加熱加圧され、表面のトナー画像が溶融固着されて定着される。定着後の記録材Ｐは、排出ローラ１１ｂによって排紙トレイ１１ｃ上に排出される。なお、記録材Ｐの両面に画像を形成する場合は、トナー画像転写後に直ちに搬送パス切り換えガイド１１ａを駆動し、定着後の記録材Ｐを、搬送縦パス１１ｄを経て、反転パス１１ｅに一旦導いた後、反転ローラ１１ｊの逆転により送り込まれた際の後端を先頭にして送り込まれた方向と反対向きに退出させ、中間トレイ１１ｇに収納する。その後、再度上述の画像形成プロセスによってもう一方の面に画像を形成した後、排紙トレイ１１ｃ上に排出する。

記録材Ｐの分離後の転写ドラム５ａにおいては、記録材担持シート５ｇ上への粉体の飛散付着、記録材Ｐ上のオイルの付着等を防止するために、記録材担持シート５ｇを介して相互に対向する、ファーブラシ１３ａとバックアップブラシ１３ｂ、及びオイル除去ローラ１４ａとバックアップブラシ１４ｂによって清掃を行う。なお、このような清掃は、画像形成前又は画像形成後に行い、またジャム（紙詰まり）発生時には随時行うようにしている。

（４）定着装置１０
図２は、図１における定着装置１０の拡大図である。この定着装置１０は、枠体１０ａを有しており、この枠体１０ａの内側に、記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｋ方向）に沿って第一と第二の２個の定着器２１，２２が配置されている。以下において、記録材搬送方向上流側の第一の定着器２１を上流側定着器と、それよりも下流側（記録材搬送方向下流側）の第二の定着器２１を下流側定着器と記す。

１）上流側定着器２１
上流側定着器２１は、加熱体として定着ベルト２３を有し、また加圧体として加圧ベルト２４を有している。

定着ベルト２３は記録材上の画像と接触して記録材上に画像を定着する定着体として機能する。この定着ベルト２３は周長が約９４ｍｍで厚さ５０μｍのニッケル製のベルトの外周に、弾性層としてシリコーンゴムが５００μｍの厚さで設けられ、さらに表面に離型層として３０μｍの厚さのＰＦＡチューブが設けられて構成されている。

加圧ベルト２４も同様のベルトである。

定着ベルト２３は、２本のベルト回転軸２５ａ，２５ｂに掛け渡され、また加圧ベルト２４は、２本のベルト回転軸２６ａ，２６ｂに掛け渡されて、それぞれ張設されている。
これら定着ベルト２３と加圧ベルト２４はそれぞれベルト回転軸２５ａ，２５ｂ、２６ａ，２６ｂに対してスリップすることなく、矢印Ｒ２３方向、矢印Ｒ２４方向に回転することができるようになっている。ベルト回転軸２５ａ，２５ｂ、２６ａ，２６ｂは、アルミニウム製の芯金の外周面を、断熱のためにシリコーンゴムを発砲させたスポンジで被覆して構成されている。またベルト回転軸２５ａとベルト回転軸２６ａは、５ｋｇｆ（４９Ｎ）の総荷重で加圧されている。同様に、ベルト回転軸２５ｂとベルト回転軸２６ｂも５ｋｇｆ（４９Ｎ）の総荷重で加圧されている。

定着ベルト２３の内側における２本のベルト回転軸２５ａ，２５ｂ間には、ベルト加熱源としての励磁コイル（熱源）２７が配設されている。同様に、加圧ベルト２４の内側における２本のベルト回転軸２６ａ，２６ｂ間には、ベルト加熱源としての励磁コイル（熱源）２８が配設されている。これら励磁コイル２７，２８は平板状で絶縁性の樹脂によりモールド成型されている。これら励磁コイル２７，２８は、相互に総荷重２０ｋｇｆ（１９６Ｎ）で加圧されている。これにより、定着ベルト２３と加圧ベルト２４との圧接部（定着ニップ部（第一ニップ）：以下、ニップと記す）Ａの幅（記録材Ｐの搬送方向に沿った方向の幅）ＷＡは約３０ｍｍで、更に、定着ベルト２３と加圧ベルト２４間の総荷重は、３０ｋｇｆであるため、線圧が約１ｋｇｆ（９．８Ｎ）／ｍｍになる。

ここで、線圧とは、加熱体と加圧体間の総荷重（ｋｇｆ）／加熱体と加圧体間の総圧接部の幅（ｍｍ）で求まるものである。

なお、上述の定着ベルト２３、加圧ベルト２４、ベルト回転軸２５ａ，２５ｂ、２６ａ，２６ｂ、励磁コイル２７，２８は、いずれも記録材Ｐの通紙幅方向（記録材Ｐの搬送方向に直交する方向）に沿っての長さが、画像形成に供される最大通紙幅の記録材Ｐのその通紙幅よりも長くなるように形成されている。

上述の励磁コイル２７，２８には、１０〜１００ｋＨｚの高周波電流が流されて、定着ベルト２３と加圧ベルト２４が誘導発熱し、定着ベルト２３と加圧ベルト２４の目標温度で一定になるように、温度センサ３０，３１の検出値に基づいて温度調節される。

定着ベルト２３、加圧ベルト２４は、少なくとも画像形成実行時には、駆動手段によって回転駆動されることで、それぞれ矢印２３方向、矢印Ｒ２４方向に所定の周速度、すなわち画像転写部側（転写ドラム５ａ側）から搬送されてくる、未定着トナー画像を担持した記録材Ｐの搬送速度とほぼ同一の周速度でシワなく回転駆動される。本実施の形態の場合、２５０ｍｍ／ｓｅｃの周速度で回転されて、Ａ４サイズのフルカラー画像を１分間当たり６０枚定着することが可能である。

また定着ベルト２３、加圧ベルト２４が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、ニップＡの記録材入り口部ａにおける定着ベルト２３と加圧ベルト２４との間に、ガイド部材３６に案内されて未定着トナー画像Ｔを有する記録材Ｐがそのトナー画像担持面側を定着ベルト２３側に向けて導入されてニップＡにおいて定着ベルト２３の外周面に密着し、定着ベルト２３と一緒にニップＡを挟持搬送されていくことにより、定着ベルト２３と加圧ベルト２４の熱が付与されまたニップＡの加圧力を受けて未定着トナー画像Ｔが記録材Ｐの表面に熱圧定着される（１回目の熱圧定着処理）。ニップＡを通った記録材ＰはニップＡの記録材出口部ｂにおいて定着ベルト２３の外周面から分離されてガイド部材３７に案内されて下流側定着器２２へ搬送される。

回転する定着ベルト２３、加圧ベルト２４は、比較的軽圧で加圧されているので、回転状態にあっても幅方向（ベルト回転軸２５ａ，２５ｂ、２６ａ，２６ｂに沿った方向）への寄り移動力が小さい。つまり、定着ベルト２３、加圧ベルト２４を幅方向にずらそうとする力が小さい。このため、ベルトの幅方向のよりを規制するための手段としては、定着ベルト２３、加圧ベルト２４の端部を単純に受け止めるだけのフランジ部材を設ければ十分であり、これにより、上流側の定着器２１の構成を簡略化できるという利点がある。
その他、回転軸２５ａ，２５ｂ、２６ａ，２６ｂ内に発熱体を設ける構成に変形しても、問題ない。

２）下流側定着器２２
下流側定着器２２は、加熱体としての定着ローラ３２と、加圧体としての加圧ローラ３３とを有している。

定着ローラは記録材上の画像を加熱して定着するように機能するものである。この定着ローラ３２は、外径３０ｍｍで、厚さ１ｍｍの鉄製の円筒状芯金に、弾性層としてシリコーンゴムが１ｍｍの厚さで被覆され、さらに表層は離型層として３０μｍの厚さのＰＦＡチューブを設けて構成されている。

加圧ローラ３３も定着ローラ３２と同様の構成である。

定着ローラ３２と加圧ローラ３３とは、総圧４５ｋｇｆ（４４１Ｎ）で加圧されており、両者間の圧接部（定着ニップ部（第二ニップ）：以下、ニップと記す）Ｂの幅（記録材Ｐの搬送方向に沿った方向の幅）ＷＢは約３ｍｍである。したがって、線圧は約１５ｋｇｆ／ｍｍ（４５ｋｇｆ／３ｍｍ＝１５ｋｇｆ／ｍｍ）になる。

上述の定着ローラ３２の内部には加熱源としてハロゲンヒータ（熱源）３４が配設してある。ハロゲンヒータ３４は、定着ローラ３２の温度を温度センサ３５の検出値に基づいて、目標温度になるようにＯＮ／ＯＦＦ制御される。

上述の定着ローラ３２、加圧ローラ３３、ハロゲンヒータ３４は、いずれも記録材Ｐの最大通紙幅よりも長くなるように構成されている。

定着ローラ３２、加圧ローラ３３は、少なくとも画像形成実行時には駆動手段によってそれぞれ矢印Ｒ３２方向、矢印Ｒ３３方向に所定の周速度、すなわち上流定着器２１の記録材搬送速度（２５０ｍｍ／ｓｅｃ）とほぼ同一の周速度で回転駆動される。そして定着ローラ３２が所定の定着温度に立ち上がって温調されている状態において、ニップＢの記録材入り口部ｃにおける定着ローラ３２と加圧ローラ３３との間に、ガイド部材３７に案内されて上流定着器２１から１回目熱圧定着処理済みの記録材Ｐがそのトナー画像担持面側を定着ローラ３２側に向けて導入されてニップＢにおいて定着ローラ３２の外周面に密着し、ニップＢを挟持搬送されていくことにより、２回目の熱圧定着処理を受ける。ニップＢを通った記録材Ｐは定着ローラ３２の外周面から分離されてガイド部材３８に案内されて排出搬送されていくる。

本実施例において、上流側定着器２１のニップＡの記録材出口部ｂから下流側定着器２２のニップＢの記録材入り口部ｃまでの記録材搬送距離Ｌ１は２０ｍｍの設定である。

３）上流側定着器２１と下流側定着器２２の制御系
図３は上流側定着器２１と下流側定着器２２の制御系のブロック図である。１００は画像形成装置の主制御部としてのコントローラ（ＣＰＵ）である。このコントローラ１００により、上流側定着器側の駆動機構４１・励磁回路４２・接離機構４３の動作と、下流側定着器側の駆動手段４４・給電回路４５・接離機構４６の動作が、所定にシーケンス制御される。

上流側定着器側において、駆動機構４１は定着ベルト２３と加圧ベルト２４を回転駆動させる駆動手段であり、この駆動機構４１がコントローラ１００により制御されて、定着ベルト２３と加圧ベルト２４が回転状態と停止状態とに制御される。励磁回路４２はベルト加熱源としての励磁コイル２７と２８に高周波電流を供給する回路である。コントローラ１００は温度センサ３０と３１から入力する定着ベルト２３と加圧ベルト２４の検出温度情報に基いて、定着ベルト２３と加圧ベルト２４の加熱温度が所定の目標温度に温調維持（温度制御）されるように励磁回路４２から励磁コイル２７と２８への供給電力量を制御する。接離機構４６は、コントローラ１００に制御されて、加圧ベルト２４に対して定着ベルト２３を所定に圧接させた図２の「着状態」と、加圧ベルト２４から定着ベルト２３を非接触に上方に逃がし移動させた図４の「離間状態」とに転換させる機構である。

下流側定着器側において、駆動機構４４は定着ローラ３２と加圧ローラ３３を回転駆動させる駆動手段であり、この駆動機構４４がコントローラ１００により制御されて、定着ローラ３２と加圧ローラ３３が回転状態と停止状態とに制御される。給電回路４５は定着ローラ３２の加熱源としてのハロゲンヒータ３４に電力を供給する回路である。コントローラ１００は温度センサ３５から入力する定着ローラ３２の検出温度情報に基いて、定着ローラ３２の加熱温度が所定の目標温度に温調維持されるように給電回路４５からハロゲンヒータ３４への供給電力量を制御する。接離機構４６は、コントローラ１００に制御されて、定着ローラ３２に対して加圧ローラ３３を所定に圧接させた図２の「着状態」と、定着ローラ３２から加圧ローラ３３を非接触に下方に逃がし移動させた図４の「離間状態」とに転換させる機構である。

駆動機構４１と４４は具体的には図には省略したけれども、たとえば、駆動源モータの回転力をコントローラ１００により接離制御されるクラッチ機構を介して定着器に伝達するタイミングベルト機構やギアトレイン機構等で構成される。また接離機構４３と４６も具体的には図には省略したけれども、たとえば、加圧バネを含む接触加圧機能機構と、加圧バネ力に抗して接触加圧状態を解除するカム機構やソレノイド機構等で構成される。

４）上流側定着器２１と下流側定着器２２の動作制御
ここで、本実施の形態の定着装置１０の特徴は、上流側定着器２１が比較的に低温・軽圧・長時間（ニップＡの幅ＷＡが広い）で定着を行い、下流側定着器２２が比較的に高圧・短時間で定着を行うものである。即ち、記録材Ｐが上流側定着器２１のニップＡを通過する時間を下流側定着器２２のニップＢを通過する時間よりも長くすることで、定着温度を高くすることなく、光沢度の低い定着画像を得ることができる。これは、上流側定着器２１での光沢は低く抑えて、下流側定着器２２で所望の光沢まで調整可能にするためである。従って、上流側定着器２１で定着された画像の光沢を、記録材の厚み、種類、また、環境温度、環境湿度に関わらず、一定とするものである。画像の光沢は下流側定着器２２の定着ローラ３２の温度で調整する。このとき定着ローラ３２の温度が高温であると画像の光沢は高くできる。

具体的には、記録材が普通紙である場合においては通常、上流側定着器２１の定着ベルト２３と加圧ベルト２４の目標温度は１４０℃で、下流側定着器の定着ローラ３２の目標温度は１１０℃であり、このときの６０°法のグロス計によるグロスは１０であるが、より高いグロスが所望であれば、例えば、１８０℃にすれば４０のグロスを得ることが出来る。

また、上流側定着器２１の定着ベルト２３と加圧ベルト２４の目標温度、下流側定着器２２の定着ローラ３２の目標温度は、使用する記録材の種類に応じて適宜変更しても良い。例えば、厚紙を定着する時には、定着ベルト２３と加圧ベルト２４の目標温度は、普通紙よりも２０℃高い１５０℃にすると良い。こうすることで、通常厚紙は定着性を維持するために、定着速度を遅くして定着しなければならないが、本実施例によれば上流側定着器２１の温度を上げることで、厚紙においても定着速度を遅くすること無く、上流側定着器２１による定着のみを終了した時点で、定着性を確保したまま低グロスにすることが出来る。さらに、下流側の第二定着器２２で定着する時の定着ローラ３２の温度を制御すれば、グロスを低いものから高いものまで、思いのままに制御できるようになる。例えば、厚紙を定着する時に、上流側定着器２１の定着ベルト２３と加圧ベルト２４の目標温度を１５０℃、下流側定着器２２の定着ローラ３２の目標温度を１００℃にすれば６０°法のグロス計で１０のグロスを得ることが出来、下流側定着器２２の定着ローラ３２の目標温度を２００℃にすれば４０のグロスを得ることが出来る。

このように、上流側定着器２１・下流側定着器２２を通過する記録材Ｐの搬送速度は、上流側定着器２１及び下流側定着器２２で異ならせることがなく、ほぼ同一の構成にしているため、光沢度に応じて、プロダクティビティが低下することなく、複数の光沢の定着画像を得ることができる。

また下流側定着器２２の定着ローラ３２の温度調整は、環境温度・湿度に応じて変更するようにしてもよい。この場合には、環境温度・湿度によらず、目標とする画像光沢にすることができる。

なお、下流側定着器２２の加圧力や上流側定着器２１の定着ベルト２３、加圧ベルト２４の温度の制御を上述に限らず必要に応じて適宜に変更するようにしてもよい。

また、記録材Ｐとして透気度の低いコート紙等を使用する場合、比較的高温で定着するとコート紙中の水分が瞬時に気化してコート紙表面のコーティング層が凸凹になってしまう問題が発生するが、本実施の形態の定着装置１０においては、この問題を解決することが可能である。上流側定着器２１は比較的低温（本実施の形態では１４０℃）で制御されているので、コート紙のコーティング層が水蒸気によって凸凹になるのを防止できる。一度、上流側定着器２１で定着しているので、下流側定着器２２の直前には紙の水分が大幅に減少しており、下流側定着器２２で高温で定着してもコーティング層の凸凹は発生しにくい。また、上流側定着器２１は圧接部Ａの幅ＷＡが広いので、比較的低温での定着ではあるが長時間にわたって記録材Ｐ上のトナー画像を加熱できるので、定着強度を保つことが可能である。

３−１）画像形成装置が画像形成動作を開始する時
画像形成装置が画像形成動作を開始する時（画像形成装置の動作開始時）の定着装置１０の動作について、図４の模式図と、図５のタイミングチャートで説明する。

まず、画像形成装置が待機状態の時には、図４に示すように、上流側定着器２１は、定着ベルト２３と加圧ベルト２４は離間している状態である。下流側定着器２２も、定着ローラ３２と加圧ローラ３３は離間している状態である。

上流側定着器２１においては、通常、定着ベルト２３と加圧ベルト２４の温度が１３０℃になるように、温度センサ３０，３１の検出値に基づいて温度調節される。このとき定着ベルト２３と加圧ベルト２４は回転していても良いし、回転を停止していても良い。回転している方が各ベルトの周方向での温度分布が均一化しているので定着後の画像光沢が均一になるので好ましいが、定着器２１での消費電力を削減するためには回転停止状態が好ましい。使用者によって適宜選択可能である。以下では待機中に回転している場合について説明する。

下流側定着器２２においては、通常定着ローラ３２の温度が１００℃になるように、温度センサ３５の検出値に基づいて温度調節される。このとき定着ローラ３２の回転は停止している。

画像形成装置が画像形成動作を開始する時（時点ｔ１）からは、上流側定着器２１においては、待機中に回転している定着ベルト２３と加圧ベルト２４を停止させる。その後すみやかに定着ベルト２３と加圧ベルト２４を当接させる（時点ｔ２）。その間、定着ベルト２３と加圧ベルト２４の温度が１３０℃になるように、温度センサ３０，３１の検出値に基づいて常に温度調節されている。そして時点ｔ３で再度回転を開始すると同時に目標温度を１４０℃に上げる。これは、記録材ＰがニップＡの記録材入り口部ａに到達して定着を開始直後に、定着ベルト２３と加圧ベルト２４の温度が低下するのを最小限に抑えるためである。また、一度回転を停止させるのは、回転しながら定着ベルト２３と加圧ベルト２４を当接させると僅かな回転速度の差などによってベルト表面に傷が付くのを防止するためである。本実施例では、上流側定着器２１が回転を開始した時点ｔ３から２秒経過した時点ｔ５に未定着トナー画像Ｔを載せた記録材Ｐが上流側定着器２１のニップＡの記録材入り口部ａに到達するシーケンスになっている。

一方、下流側定着器２２は、上流側定着器２１が回転を開始した時点ｔ３から１．７秒後の時点ｔ４に定着ローラ３２と加圧ローラ３３を当接させた後の時点ｔ５で回転を開始する。回転と同時に定着ローラ３２の目標温度を１１０℃に上げる。これは、上流側定着器２１と同様に記録材ＰがニップＢ記録材入り口部ｃに到達して定着を開始直後に定着ローラ３２の温度が低下するのを最小限に抑えるためである。当接時点ｔ４から回転時点ｔ５までの所要時間は０．３秒程であり、上流側定着器２１のニップＡの記録材出口部ｂから下流側定着器２２のニップＢの記録材入り口部ｃまでの距離が２０ｍｍであるので、下流側定着器２２が回転を開始してから０．２秒後に下流側定着器２２のニップＢの記録材入り口部ｃに記録材Ｐが到着することになる（（３０＋２０ｍｍ）／２５０ｍｍ／ｓｅｃ＝０．２ｓｅｃ）。

３−２）画像形成装置が画像形成動作を停止する時
画像形成装置が画像形成動作を停止する時（画像形成装置の動作終了時）について説明する。上流側定着器２１のニップＡを最後の記録材Ｐが通過した後の時点ｔ６で、速やかに回転を停止させ、目標温度を１３０℃に戻す。回転停止後の時点ｔ７で、定着ベルト２３と加圧ベルト２４を離間させる。その後の時点ｔ８で、離間した状態で回転を開始して待機状態とする。

下流側定着器２２は、該下流側定着器２２のニップＢを最後の記録材Ｐの後端部が通過した後の時点ｔ７で、速やかに回転を停止し、定着ローラ３２の目標温度を１００℃に戻し、時点ｔ８で定着ローラ３２と加圧ローラ３３を離間して待機状態とする。

なお、上流側定着器２１のニップＡの記録材出口部ｂを最後の記録材Ｐが通過するのを、図示しないフォトインタラプタ方式等のセンサを上流側定着器２１と下流側定着器２２との間の記録材搬送パス（紙搬送パス）上に配置して記録材Ｐを検知して、そのセンサの検出信号に基づいて判断しても良い。

上記の動作において、Ａ４サイズ（搬送方向の長さが２１０ｍｍ）の記録材Ｐを１枚画像形成する場合の上流側定着器２１と下流側定着器２２の回転時間について説明する。

まず、上流側定着器２１は時点ｔ３で回転を開始した後、２秒経過した時点ｔ５に未定着トナー画像Ｔを載せた記録材Ｐが上流側定着器２１のニップＡの記録材入り口部ａに到達し、該ニップＡを通過直後の時点ｔ６に回転停止するので、回転時間は２．９６秒になる（（３０ｍｍ＋２１０ｍｍ）／２５０ｍｍ／ｓｅｃ＋２ｓｅｃ）。

次に、下流側定着器２２は、時点ｔ５で回転を開始してから０．２秒後に該下流側定着器２２のニップＢ記録材入り口部ｃに記録材Ｐが到着し、該ニップＢを通過直後の時点ｔ７に回転停止するので、回転時間は１．０５２秒になる（（３ｍｍ＋２１０ｍｍ）／２５０ｍｍ／ｓｅｃ＋０．２ｓｅｃ）。

仮に、上流側定着器２１と下流側定着器２２の動作が同時に開始・停止すると仮定すれば、上流側定着器２１と下流側定着器２２の回転時間は共に、３．０５２秒になる（（３０＋２０＋３＋２１０ｍｍ）／２５０ｍｍ／ｓｅｃ＋２ｓｅｃ）。

従って、本実施例によれば、上流側定着器２１は３％、下流側定着器２２は６５．５％回転時間が短縮されたことになる。回転時間が短縮されらば、定着器の寿命が延びることになる。

以上説明したように、本実施例によれば複数の定着器を使用しても無駄な回転を減らすことが出来るので、定着器の寿命を長寿命化することが出来る。

本実施例は、図６の（ａ）に示したように、上流側定着器２１と下流側定着器２２との間の距離Ｌ２（記録材搬送経路長）が、画像形成装置で使用可能な搬送方向長さが最大の記録材の長さ以上のものであり、上流側定着器２１と下流側定着器２２との間に記録材を中継ぎ搬送するベルト搬送装置等の搬送装置５０を配設しているものである。図６の（ｂ）は待機時において、上流側定着器２１の定着ベルト２３と加圧ベルト２４が離間状態に切換え保持されており、下流側定着器２２の定着ローラ３２と加圧ローラ３３が離間状態に切換え保持されている状態を示している。

定着器２１・２２間の距離が長くなれば、定着器２１・２２間で様々な制御を行うことが出来る。例えば、記録材のカールの矯正、紙種に応じて下流側定着器２２を使用しないための下流側定着器回避用の記録材搬送パスを設けたり、記録材の斜行補正機構を設けたりする等である。更に定着器２１・２２間の距離が、最大記録材長さ以上であれば定着器２１・２２間で記録材を引っ張り合う心配が無くなるという利点もある。

本実施例のように、複数の定着器２１・２２の各々がベルト方式やローラ方式など定着方式が異なれば、各定着器２１・２２における記録材の搬送速度が異なる。最大記録材長さ以上であれば、定着器２１・２２間で紙を引っ張り合わないので、定着器間距離を大きくする利点は大きい。

本実施例では、具体的には、画像形成装置で使用可能な最大の記録材がＡ３サイズ（２１０×４２０ｍｍ）の場合、上流側定着器２１と下流側定着器２２との距離Ｌ２が４２０ｍｍのときについて以下で説明する。

上流側定着器２１と下流側定着器２２との制御タイミングチャートを図７に示す。画像形成装置と定着器２１・２２に関しては、実施例１で説明したものと同様であるのでここでは省略する。搬送装置５０の記録材搬送速度は２５０ｍｍ／ｓｅｃの設定である。

１）画像形成装置が画像形成動作を開始する時
画像形成装置が画像形成動作を開始する時（時点ｔ１）からは、上側定着器２１においては、待機中に回転している定着ベルト２３と加圧ベルト２４を停止させる。その後すみやかに定着ベルト２３と加圧ベルト２４を当接させる（時点ｔ２）。その間、定着ベルト２３と加圧ベルト２４の温度が１３０℃になるように、温度センサ３０，３１の検出値に基づいて常に温度調節されている。そして時点ｔ３で再度回転を開始すると同時に目標温度を１４０℃に上げる。これは、記録材ＰがニップＡに到達して定着を開始直後に、定着ベルト２３と加圧ベルト２４の温度が低下するのを最小限に抑えるためである。また、一度回転を停止させるのは、回転しながら定着ベルト２３と加圧ベルト２４を当接させると僅かな回転速度の差などによってベルト表面に傷が付くのを防止するためである。上流側定着器２１が回転を開始した時点ｔ３から２秒経過した時点ｔ４に未定着トナー画像Ｔを載せた記録材Ｐが上流側定着器２１のニップＡに到達する。

一方、下流側定着器２２は、上流側定着器２１が回転を開始した時点ｔ３から３．３秒後の時点ｔ６に定着ローラ３２と加圧ローラ３３を当接させ、時点ｔ７で回転を開始する。回転と同時に定着ローラ３２の目標温度を１１０℃に上げる。これは、上流側定着器２１と同様に記録材ＰがニップＢに到達して定着を開始直後に定着ローラ３２の温度が低下するのを最小限に抑えるためである。当接時点ｔ６から回転時点ｔ７までの所要時間は０．３秒程であり、上流側定着器２１のニップＡの出口部ｂから下流側定着器２２のニップＢの入り口部ｃまでの距離が４２０ｍｍであるので、記録材Ｐが上流側定着器２１のニップＡに到達した時点ｔ４から下流側定着器２１のニップＢに到達するまでには１．８秒（（３０ｍｍ＋４２０ｍｍ）／２５０ｍｍ／ｓｅｃ＝１．８秒）である。下流側定着器２２が回転を開始した時点ｔ７から０．２秒後に下流側定着器２２のニップ部Ｂに記録材Ｐが到着することになる。

２）画像形成装置が画像形成動作を停止する時この実施例の場合は
画像形成装置が画像形成動作を停止する時について説明する。上流側定着器２１のニップＡを最後の記録材Ｐが通過した後の時点ｔ５で速やかに回転を停止させ、目標温度を１３０℃に戻す。回転停止後の時点ｔ６で、定着ベルト２３と加圧ベルト２４を離間させて、る。その後の時点ｔ７で、離間した状態で回転を開始して待機状態とする。

下流側定着器２２は、下流側定着器２２のニップ部Ｂを最後の記録材Ｐが通過した後の時点ｔ８で速やかに回転を停止し定着ローラ３２の目標温度を１００℃に戻し、その後の時点ｔ９で定着ローラ３２と加圧ローラ３３を離間して待機状態とする。

上記の動作において、Ａ４サイズ（搬送方向の長さが２１０ｍｍ）の記録材を１枚画像形成する場合の定着器回転時間について説明する。

まず、上流側定着器２１は回転を開始した後、２秒経過した時に未定着トナー画像Ｔを載せた記録材Ｐが該上流側定着器２１のニップ部Ａに到達し、該ニップ部Ａを通過直後に回転停止するので、回転時間は２．９６秒になる（（３０ｍｍ＋２１０ｍｍ）／２５０ｍｍ／ｓｅｃ＋２ｓｅｃ）。

次に、下流側定着器２２は、回転を開始してから０．２秒後に該下流側定着器２２のニップ部Ｂに記録材Ｐが到着し、該ニップ部Ｂを通過直後に回転停止するので、回転時間は１．０５２秒になる（（３ｍｍ＋２１０ｍｍ）／２５０ｍｍ／ｓｅｃ＋０．２ｓｅｃ）。

仮に、上流側定着器２１・下流側定着器２２の動作が同時に開始・停止すると仮定すれば、上流側定着器２１・下流側定着器２２の回転時間は共に、４．６５２秒になる（（３０＋４２０＋３＋２１０ｍｍ）／２５０ｍｍ／ｓｅｃ＋２ｓｅｃ）。

従って本実施例によれば、上流側定着器２１は約３６．４％、下流側定着器２２は約７７．４％回転時間が短縮されたことになる。回転時間が短縮されらば、定着器の寿命が延びることになる。

以上説明したように、定着器間の距離が長くなればなるほど定着器の空回転時間を削減できる割合が大きくなって、結果長寿命化を達成できることになる。

実施例１の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図である。 定着装置の拡大縦断面図（定着動作時）である。 定着装置の制御系のブロック図である。 定着装置の拡大縦断面図（待機時）である。 定着動作のタイミングチャートである。 実施例２における定着装置の概略構成図であり、（ａ）は定着動作時の状態を示し、（ｂ）は待機時の状態を示しているである。 実施例２の定着動作のタイミングチャートである。

符号の説明

１０・・定着装置、２１・・上流側定着器、２２・・下流側定着器、 ２３・・定着回転体（定着ベルト）、２４・・加圧回転体（加圧ベルト）、２７，２８・・熱源（励磁コイル）、３２・・定着回転体（定着ローラ）、３３・・加圧回転体（加圧ローラ）、３４・・熱源（ハロゲンヒータ）、４２・・定着回転体（定着フィルム）、４３・・加圧回転体（弾性加圧ローラ）、Ａ，Ｂ・・圧接部（定着ニップ部）、Ｋ・・記録材搬送方向、Ｍ・・画像形成装置本体、Ｐ・・記録材、Ｔ・・未定着トナー画像、ＷＡ，ＷＢ・・圧接部Ａ，Ｂにおける記録材搬送方向の幅

Claims (4)

1. 回転する定着ベルトと、該定着ベルトと第一ニップを形成し、記録材を挟持搬送する回転する加圧ベルトと、を有する第一定着器と、
   回転する定着ローラと、該定着ローラと第二ニップを形成し、記録材を挟持搬送する回転する加圧ローラと、を有し、前記第一定着器よりも記録材搬送方向下流側に配置された第二定着器と、
   を有し、前記第一定着器及び前記第二定着器に記録材を順次に通紙して記録材上の画像を加熱する画像形成装置であり、
   前記第一定着器及び前記第二定着器の記録材搬送速度は同じ設定であり、前記第一ニップの幅は前記第二ニップの幅よりも広く、また前記第一ニップの線圧は前記第二ニップの線圧よも低い設定であり、
   前記定着ベルトと前記加圧ベルト及び前記定着ローラと前記加圧ローラは画像形成装置が待機中の時には離間しており、画像形成装置の動作開始時には、前記定着ベルトと前記加圧ベルトを圧接させてから回転させ、その後に前記定着ローラと前記加圧ローラを圧接させてから回転させ、画像形成装置の動作終了時には、前記定着ベルトと前記加圧ベルトを、回転を停止させてから離間させ、その後に前記定着ローラと前記加圧ローラを、回転を停止させてから離間させることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第一定着器及び前記第二定着器は所定の目標温度になるように温度制御されていて、目標温度を画像形成装置の動作開始時に前記第一定着器、次に前記第二定着器の順で変更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. 前記第一定着器及び前記第二定着器の前記定着器の加熱体の目標温度を、画像形成装置の動作終了時に前記第一定着器、次に前記第二定着器の順で変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記第一定着器及び前記第二定着器の定着器間の距離は画像形成装置で使用可能な搬送方向長さが最大の記録材の長さ以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。