JP4314007B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に関し、特に詳細には、電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子写真方式を用いた画像形成装置が知られている。また、回転可能な感光ドラム上に担持されたトナー画像を１色ずつ順次中間転写ベルト上に重ね合わせることによってカラートナー画像を形成し、その後転写材にカラートナー画像を一括して転写する、いわゆる中間転写方式を用いたカラー画像形成装置が知られている。
【０００３】
そして、中間転写方式を用いたカラー画像形成装置において、単一の感光ドラムを用いて順次中間転写にトナー像を重ね合わせる場合、中間転写ベルトが１周（１回転）する毎に１色のトナー画像が感光ドラムから中間転写ベルトに転写されるので、転写材に転写する画像（以下、可転写画像）を形成するのに必要な色数が多いほど中間転写ベルトの回転数が多くなる。
【０００４】
例えば、単色（モノカラー）のトナー像で可転写画像を形成する場合には中間転写ベルトは１回転し、イエロー色、マゼンタ色、シアン色、黒色の４色（フルカラー）のトナー像を重ね合わせて可転写画像を形成する場合には中間転写ベルトは４回転する。
【０００５】
従って、モノカラーで画像形成する場合は中間転写体が１回転する毎に転写材に可転写画像が転写され、その後転写材を加圧および加熱する定着器にて可転写画像が転写材上に熱定着される（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３１１９０６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例のカラー画像形成装置においては、小サイズ紙の連続通紙を行うと、特にモノカラーモードでは単位時間当たりの印刷出力枚数（定着装置の通紙枚数）がフルカラーモードの場合の４倍であるため、定着ローラ及び加圧ローラの非通紙部が昇温することによりローラのゴムが破断しやすいという問題点があった。また、この問題を改善するために一律に小サイズ紙の単位時間当たりの印刷出力枚数（以下、スループットと称す）を少なくする方法を採用した場合、不必要なフルカラーモードについてもスループットが低下してしまうという問題があった。
【０００８】
なお、上記問題点の説明から明らかな通り、本明細書において“小サイズ”とは、定着装置への通紙方向（転写材の搬送方向）と垂直な方向の転写材の寸法が相対的に小さいことを意味する。
【０００９】
本発明の目的は、小サイズ通紙による非通紙部昇温の防止と最適なスループットを実現することのできる画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、トナー像が形成される像担持体と、回転可能であって前記像担持体に形成されたトナー像を担持する中間転写体と、前記中間転写体に担持されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、加熱部材と加圧部材を有し、該加熱部材と該加圧部材とが接して形成されるニップ部で前記転写材に転写されたトナー像を該転写材に定着する定着手段とを有する画像形成装置において、前記転写材にトナー像を転写する際の動作モードとして、前記中間転写体を複数回回転させて該中間転写体にトナー像を担持させる第１動作モードと、前記中間転写体を前記第１動作モード時の回数よりも少ない回数回転させて該中間転写体にトナー像を担持させる第２動作モードとを備え、前記第１動作モードでは、前記転写材の搬送方向と直交する方向の該転写材のサイズが所定サイズよりも小さい場合の単位時間当たりの画像形成枚数と、前記転写材のサイズが所定サイズよりも大きい場合の単位時間当たりの画像形成枚数が等しくなるように前記画像形成装置の動作を制御し、前記第２動作モードでは、前記転写材の搬送方向と直交する方向の該転写材のサイズが所定サイズよりも小さい場合の単位時間当たりの画像形成枚数が、前記転写材のサイズが所定サイズよりも大きい場合の単位時間当たりの画像形成枚数よりも小さくなるように前記画像形成装置の動作を制御する形態の画像形成装置を提供する。
【００１１】
ここで、前記第１動作モードとは、前記中間転写体に複数色のトナー像を形成する動作モードであって、複数色分のトナー像を重ねて担持させるために前記中間転写体を複数回回転させる動作モードであり、前記第２動作モードとは、前記中間転写体に単色のトナー像を形成する動作モードであって、単色のトナー像を担持させるために前記中間転写体を１回転させる動作モードであって良い。
【００１２】
ここで、前記定着手段によって前記転写材にトナー像を定着する際の該転写材の速度が可変であって、該速度が所定速度よりも遅い速度の場合は、前記第１動作モードおよび前記第２動作モードにおいて、前記転写材の搬送方向と直交する方向の該転写材のサイズが所定サイズよりも小さい場合の単位時間当たりの画像形成枚数を、前記転写材のサイズが所定サイズよりも大きい場合の単位時間当たりの画像形成枚数と等しくなるように制御することができる。
【００１３】
ここで、外部装置から印刷情報を受信して、該印刷情報に基づき前記転写材へのトナー像の形成を指示する制御手段を有し、前記制御手段によって、前記記録材のサイズが設定されてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下に本発明に係るカラー画像形成装置の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
まず初めに、図１を用いて本発明に係る画像形成装置の全体構成および各部の機能について説明する。
【００１９】
回転感光体である感光ドラム１０１は、駆動手段（不図示）によって矢印方向に回転駆動され、一次帯電器１０２により一様に帯電される。次いで露光装置１０３より、イエローの画像模様に従ったレーザ光Ｌが感光ドラム１０１に照射され、感光ドラム１０１上に潜像が形成される。更に感光ドラム１０１が回転されると、回転支持体１１１により支持された現像装置１０４ａ，ｂ，ｃ，ｄのうち、イエロートナーが入った現像装置１０４ａが感光ドラム１０１に対向して回転し、選択された現像装置１０４ａによって潜像が可視像化される。中間転写ベルト１０５は感光ドラム１０１と略同一の周速度で矢印方向に回転しており、感光ドラム１０１上に形成担持されたトナー画像を一次転写ローラ１０８ａに印加される１次転写バイアスによって、中間転写ベルト１０５の外周面に一次転写する。
【００２０】
以上の工程を順次他の色（マゼンタ色、シアン色、黒色）について行って順次中間転写ベルト１０５上に重ね合わせることによって、中間転写ベルト１０５上には複数色に対応した可転写画像であるカラートナー画像が形成される。このとき、中間転写ベルト１０５が一周（一回転）する毎に一色のトナー画像が形成され、４周（４回転）するとフルカラー画像に対応したカラートナー画像が形成される。
【００２１】
一方、以上の工程をいずれか一色について行うことによってモノカラーのトナー画像が中間転写ベルト１０５上に形成され、このとき、中間転写ベルト１０５は一周（一回転）する。
【００２２】
次に、フルカラーまたはモノカラーのトナー画像が形成された所定タイミングに合わせて、転写材カセット１１２内からピックアップローラ１１３によって転写材が二次転写ローラ１０８ｂへと給紙される。同時に二次転写ローラ１０８ｂに二次転写バイアスが印加され、中間転写ベルト１０５上に担持された可転写画像であるカラートナー画像が転写材へ転写される。
【００２３】
更に転写材は、搬送ベルト１１４によって搬送されて定着装置１０６に通紙され、定着装置１０６ににより溶融固着されることで、転写材上に定着されたカラー画像またはモノカラー画像が得られる。
【００２４】
また、中間転写ベルト１０５上の転写残トナーは中間転写クリーニングローラ１１５により電荷が付与され、次回の一次転写時に感光ドラム１０１上に逆転写される。一方、感光ドラム１０１上の転写残トナーは公知のブレード手段のクリーニング装置１０７によって清掃される。
【００２５】
定着装置１０６は、図４に詳細に示すように加熱部材である定着ローラ７と加圧部材である加圧ローラ８からなる。
【００２６】
定着ローラ７は、内部に熱源としてのヒータ１４を有し、アルミニウム等の芯金１１とその外周のシリコンゴム等の弾性層１２、更に弾性層１２の表面にテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂の離型層１３を設けることで構成されている。加圧部材である加圧ローラ８も同様に、内部にヒータ２４を有し、芯金２１、弾性層２２、離型層２３で構成され、加圧手段（不図示）により定着ローラ７に圧接して定着ローラ７との間にニップを形成しつつ回転する。
【００２７】
定着ローラ７、加圧ローラ８の各表面には、温度検出器としてのサーミスタ１５、２５が当接され、検出されたローラ表面温度に基づいて、ヒータ駆動回路１１７により各ローラ表面温度が温調目標温度になるように各々温調制御される。各ローラ表面温度が温調目標温度に達した後、トナー画像Ｔが転写された転写材Ｐが定着装置のニップ部に搬送され、ニップ部において熱と圧力を加えることによりトナー画像が転写材上に定着される。
【００２８】
次に、図２を用いて、画像形成装置のシステム構成を説明する。
コントローラ２０１は、外部装置であるホストコンピュータ２００、エンジン制御部２０２と相互に通信が可能となっている。コントローラ２０１は、ホストコンピュータ２００から画像情報と印字命令を受け取り、受け取った画像情報を展開処理してビットデータに変換し、ビデオインターフェイス部２０３を介して、印字開始コマンドおよび画像信号をエンジン制御部２０２へ送出する。
【００２９】
エンジン制御部２０２は、前述した一次帯電器１０２、露光装置１０３、現像装置１０４、ヒータ駆動回路１１７を制御するものである。また、感光ドラム１０１や一次転写ローラ１０８ａ、二次転写ローラ１０８ｂ、搬送ベルト１１４等の各機構を駆動する駆動モータ１１６や、後述する定着モータ１１８の制御を行うものである。
【００３０】
そして、エンジン制御部２０２は、コントローラ２０１からの印字指示を受信すると、画像形成にかかる各部を制御して画像形成動作を開始する。
ここで、ホストコンピュータからコントローラ２０１を介してエンジン制御部２０２へ送信される印字指示には、印字すべき転写材Ｐのサイズ情報が含まれているものとする。サイズ情報とは、例えば転写材Ｐの幅および長さの情報であり、このサイズ情報によりエンジン制御部２０２は転写材Ｐのサイズを判定することができる。
【００３１】
なお、サイズ情報は印字指示に含まれているものとしたが、転写材Ｐの搬送路上に転写材Ｐの先端および後端を検知するセンサを設け、転写材Ｐの搬送中において先端を検知してから後端を検知するまでの通過時間を求めることで転写材Ｐのサイズを判定するようにしても良いし、転写材Ｐを収納する転写材カセット１１２内に転写材Ｐのサイズを検知する機構を設けることで転写材Ｐのサイズを判定するようにしても良い。
【００３２】
次に、エンジン制御部２０２により行うスループット（単位時間当たりに画像形成を行う転写材の枚数）の制御について説明する。
【００３３】
本実施形態においては、転写材の移動方向と垂直な方向の長さが最大の転写材を通紙するときのスループットと、最大長さ未満の転写材を通紙するときのスループットを変えるかどうかの判断を、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数（周回数）により決定することが特徴である。
【００３４】
この明細書において“垂直な方向の長さが最大”とは、本発明装置が給紙・画像形成・排紙することのできる種々寸法の転写材のうち、搬送方向面に対し垂直な方向、つまり、紙送り方向に垂直な方向の寸法が最大ということである。“転写材”とは、電子写真方式の複写機またはレーザービームプリンタ等のカラー画像形成装置に用いることのできるシート状の記録媒体であればよく、一般的なコピー用紙、いわゆる普通紙に限定されるものではない。
【００３５】
上述したように従来のカラー画像形成装置では、小サイズの連続通紙を行うと定着ローラ及び加圧ローラの非通紙部が昇温してしまう。これは、通常定着ローラや加圧ローラ内部に設けられたヒータは通紙可能な最大サイズの定着性を満足するように配向が決められている。すなわち、最大サイズ域においては紙に奪われた熱量を補充し、表面温度を均一に保つために熱供給が行われている。
【００３６】
しかし、小サイズ紙を通紙すると通紙部では、紙に奪われた熱量とヒータにより供給された熱量の均衡がとれているため表面温度は所定の温度に保たれるが、非通紙部においては紙に熱を奪われないにもかかわらず熱供給だけが行われるため、表面温度が高くなってしまう。
【００３７】
詳述すると、定着装置１０６のニップ部に転写材Ｐが通紙されている間はトナー画像を転写材Ｐに定着させるために加熱部材３０が維持すべき温度をヒータ駆動回路１１７で設定し、ニップ部に転写材Ｐが通紙されていない間は昇温が生じないように通紙中に比して低い温度に設定するのが一般的である。また、モノカラーモードで画像形成を行う場合は中間転写ベルト１０５が１周（１回転）する毎に１枚の画像が形成され、フルカラーモードで画像形成を行う場合は中間転写ベルト１０５が４周（４回転）する毎に１枚の画像が形成される。従って、単位時間当たりに画像形成を行う転写材の枚数が多いモノカラーモードの方が、転写材Ｐが通紙されている時間が長く、ローラ端部の非通紙部において昇温が生じてしまう。
【００３８】
このため、非通紙部における定着ローラ７および加圧ローラ８の表面温度がゴムの耐熱温度を越えてしまうと、ゴム劣化が促進され最終的にはゴムの破断といった問題が生じてしまう。
【００３９】
一般にこれを防止するために、小サイズ通紙の場合には一律にスループットを低下させる方法がある。スループットを低下させる方法としては、一般には露光装置１０３による感光ドラム１０１上への画像書出しタイミングを遅らせて複数の画像を転写材Ｐ上に形成する際における各々の画像の形成間隔（以下、紙間）を伸ばすことにより実現できる。スループットを低下させることにより紙間が長くなるため、ローラ端部の温度は紙間で低下し連続プリントを行ってもローラ端部の温度が上がりづらい。この時、ローラ端部の温度がゴムの耐熱温度以下になるようにスループットの低下量を設定すれば良い。
【００４０】
一方、上記従来例のカラー画像形成装置では、各色の画像を順次中間転写ベルト１０５上に形成するためモノカラー画像とフルカラー画像では画像形成時間が異なる。従って、モノカラーモードとフルカラーモードではスループットが異なっている。上記従来例のカラー画像形成装置では、フルカラーモードではモノカラーモードの４倍の画像形成時間が必要なため、スループットは１／４に低下する。例えばモノカラーモードで１６ｐｐｍであれば、フルカラーモードでは４ｐｐｍとなる。ここで、上述した非通紙部昇温防止で小サイズ通紙時のスループットダウンを一律に行うと、表１に示すようにモノカラーモードでは８ｐｐｍ、フルカラーモードでは２ｐｐｍというようにモノカラーモードだけでなくフルカラーモードにおいてもスループットが低下してしまう。
【００４１】
【表１】
【００４２】
しかしながら、フルカラーモードにおいては、スループットダウンを行わなくても充分にスループットが低いため、通常のスループットで非通紙部昇温によるゴム破断は発生しない。従って、小サイズ紙のフルカラーモードは不必要にスループットが低下してしまっている。
【００４３】
そこで、本実施形態においては小サイズ紙のスループットダウンを行う／行わないの判断を画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数（周回数）により決定する。詳しくは、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数が２回転未満の時はスループットダウンを行い、２回転以上の場合にはスループットダウンを行わない設定とした。
【００４４】
すなわち、本実施形態では、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数はモノカラーモードにおいては１回転であり、フルカラーモードにおいては４回転であるため、モノカラーモードではスループットダウンを行い、フルカラーモードではスループットダウンを行わない。すなわち、本実施形態ではそれぞれのモードのスループットを表２のように設定した。
【００４５】
【表２】
【００４６】
以上説明した、転写材Ｐに転写する可転写画像を形成するのに要する中間転写ベルト１０５の回転数が異なるフルカラーモード（回転数：４）とモノカラーモード（回転数：１）におけるスループットの決定方法について図３のフローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明においては紙サイズが大サイズか小サイズかを判定しているが、例えば画像形成装置が給排紙可能な最大幅（搬送方向に垂直方向の寸法）を大サイズとしてそれ以外を小サイズとしても良いし、所定サイズ（例えばＡ４サイズ）以上を大サイズとしてそれ以外を小サイズとしても良い。
【００４７】
ステップＳ３０１で、エンジン制御部２０２は、コントローラ２０１を介してホストコンピュータ２００から、印刷情報として、画像情報を受信するととも印刷すべき転写材Ｐの紙サイズ情報やフルカラー画像かモノカラー画像かを示す情報を受信する。
【００４８】
ステップＳ３０２で、エンジン制御部２０２は、ステップＳ３０１で受信した紙サイズ情報から、紙サイズが大サイズか否かを判定し、紙サイズが大サイズであればステップＳ３０６へ進み、大サイズでなければステップＳ３０３へ進む。
【００４９】
ステップＳ３０３では、紙サイズが大サイズでなく小サイズである場合に実行するステップであり、転写材Ｐに転写する可転写画像を形成するのに要する中間転写ベルト１０５の回転数Ｒを算出する。なお、この回転数Ｒとは中間転写ベルト１０５上に重ね合わせる色数に応じた値であり、フルカラーモードの場合にはＲ＝４であり、モノカラーモードの場合はＲ＝１となる。
【００５０】
ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で算出した回転数Ｒが所定回転数（本実施例では２）以上か否かを判定し、回転数Ｒが２回転より小さい１回転であるモノカラーモードの場合は非通紙部の昇温が生じ得るものとしてステップＳ３０５へ進み、スループットダウンを行うことを決定する。
【００５１】
ステップＳ３０６では、ステップＳ３０２で紙サイズが大サイズであると判定した場合、又はステップＳ３０４で回転数Ｒが２回転以上（例えばフルカラーモードにおける４回転）であると判定した場合に、非通紙部の昇温は生じ得ないものとしてステップＳ３０６へ進み、スループットダウンを行わないことを決定する。
【００５２】
ステップＳ３０５又はステップＳ３０６でスループットダウンを行う／行わないことを決定した後のステップＳ３０７では、決定されたスループットで画像形成を開始する。なお、画像形成動作については前述の図１の説明において述べたので、説明を省略する。
【００５３】
ステップＳ３０８では、ステップＳ３０１で受信した印刷情報にかかる全てのページの画像形成が終了したか否かを判定して、終了していれば画像形成装置を所定の待機状態へ移行させ、再び印刷情報を受信するのを待つ。
【００５４】
このように、本実施形態では画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数によりスループットダウンを行う／行わないを判断して設定するように制御することにより、非通紙部昇温を防止すると共に最適なスループットが実現できた。
【００５５】
（第２の実施形態）
以下に本発明に係るカラー画像形成装置の第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第２の実施形態では、本発明のカラー画像形成装置は図１に示した構成によって具現化するものとする。また、本実施形態の装置を用いてカラー画像形成方法を実施することができる。従って、カラー画像形成装置の全体的構成、機能についての詳しい説明は省略し、本発明および本実施形態に係る特徴部分についてのみ説明する。
【００５６】
本実施形態では、定着装置の加熱部材として、少なくとも薄膜の金属或いは樹脂フィルムと、該フィルムに当接する発熱体とを用い、転写材の移動方向と垂直な方向の長さが最大の転写材を通紙するときのスループットと、最大長さ未満の転写材を通紙するときのスループットを変えるかどうかの判断を、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数（周回数）により決定することが特徴である。
【００５７】
第１の実施形態では、定着装置として加熱部材及び加圧部材にローラを用い内部にヒータを設けた、いわゆる熱ローラ方式であった。このような熱ローラ方式の定着装置では熱容量が大きいほか、輻射による熱伝達方式のため熱応答性が悪かった。これにより表面温度を所定の温度に立ち上げるための時間が長い、また表面温度のリップルが大きいといった問題がある。そのような問題を解決するために本実施形態では図５に示すような加熱部材として薄膜の樹脂フィルムと内部に当接する発熱体を用いた定着装置を用いた。
【００５８】
本実施形態のカラー画像形成装置における定着装置１０６は図５に示すように、加熱部材３０は円筒形のエンドレスフィルム３１とフィルムガイド３４、セラミックヒータ３２、更にセラミックヒータ３２のフィルムとの非当接面に設けられたサーミスタ３３で構成され、従来公知の加圧手段（不図示）により加圧ローラ４０に加圧されている。また、加圧ローラ４０は、アルミニウム等の芯金４１の上にシリコンゴム等の弾性層４２を設け、更にその上に設けられたＰＴＦＥ、ＰＦＡ等の離型層４３で構成される。
【００５９】
そして、加圧ローラ４０は、エンジン制御部２０２が制御する定着モータ１１８により矢示の方向に回転駆動され、この加圧ローラ４０の回転駆動による加圧ローラ４０とエンドレスフィルム３１の外周面との摩擦力でエンドレスフィルム３１に回転力が作用して、エンドレスフィルム３１がその内面がニップ部においてセラミックヒータ３２に密着して摺動しながら加圧ローラ４０の回転周速度にほぼ対応した周速度（定着速度）をもって従動回転する。そして、トナー画像Ｔを担持した転写材Ｐは、定着フレーム２８に取りつけられた入口ガイド２９によって、加熱部材３０と加圧ローラ４０の間のニップ部に導かれ、加熱および加圧されることで定着され、装置外へ排出される。
【００６０】
本実施形態の定着装置は熱容量が小さく、また発熱体が接触して熱を伝達する方式のため熱応答が速く、省エネに優れている。しかし、一方ではその特性のため小サイズ紙通紙による非通紙部昇温には不利である。本発明は、このようなカラー画像形成装置の定着装置に用いることにより有利な効果を発揮する。
【００６１】
本実施形態においても第１の実施形態同様、小サイズ紙のスループットダウンを行う／行わないの判断を画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数（周回数）により決定する。詳しくは、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数が３回転未満の時はスループットダウンを行うこととし、３回転以上の場合にはスループットダウンを行わない設定とした。
【００６２】
すなわち、本実施形態では、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数はモノカラーモードにおいては１回転であり、フルカラーモードにおいては４回転であるため、モノカラーモードではスループットダウンを行い、フルカラーモードではスループットダウンを行わない。すなわち、本実施形態ではモノカラーモードにおいては大サイズ紙／小サイズ紙のスループットはそれぞれ１６／６ｐｐｍとし、フルカラーモードにおいては、紙サイズによらずスループットは４ｐｐｍとした。
【００６３】
このように、本実施形態では熱応答性の良い定着装置を用いたカラー画像形成装置においても画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数によりスループットダウンを行う／行わないを判断して設定するように制御することにより、非通紙部昇温を防止すると共に最適なスループットが実現できた。
【００６４】
また、本実施形態では、加熱部材の加熱手段としてセラミックヒータを用いたが、これに限ったものではない。例えば、加熱手段として、磁場を発生させる磁場発生手段と、該磁場発生手段からの磁場の作用を受けて発生する渦電流で発熱する発熱層で構成されたものを用いても良い。
【００６５】
（第３の実施形態）
以下に本発明に係るカラー画像形成装置の第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第３の実施形態では、本発明のカラー画像形成装置は図１に示した構成によって具現化するものとする。また、本実施形態の装置を用いてカラー画像形成方法を実施することができる。従って、カラー画像形成装置の全体的構成、機能についての詳しい説明は省略し、本発明および本実施形態に係る第３の実施形態の特徴部分についてのみ説明する。
【００６６】
本実施形態では、定着速度の異なる複数のモードを有し、それぞれのモードにおける、転写材の移動方向と垂直な方向の長さが最大の転写材を通紙するときのスループットと、最大長さ未満の転写材を通紙するときのスループットを変える閾値となる画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数（周回数）が異なることが特徴である。
【００６７】
なお、定着速度とは、エンジン制御部２０２が制御する定着モータ１１８により加圧ローラ４０に与えられる回転周速度である。
【００６８】
一般に、カラー画像形成装置は、定着速度を複数速もっており、例えば厚紙やラフ紙等の定着性向上や或いは光沢を上げる目的のために、定着速度を遅くする機能を持っている。定着速度の切替え方法については各種の方法があるが、本実施形態のカラー画像形成装置では、中間転写ベルト１０５への転写工程までは通常使用される最も高速の第１速で画像形成を行い、中間転写ベルト１０５への転写工程終了後、２次転写工程から第２速へと速度を切り替えている。そして、定着工程終了後に第１速へ速度を切替え、次の画像形成を行っている。
【００６９】
このような定着速度を遅くしたモードでは、定着速度が遅いことや速度を切り替えるために所定の時間が必要なためにスループットが低下する。例えば、モノカラーモードにおいては第１速モードが１６ｐｐｍで第２速モードは４ｐｐｍである。また、フルカラーモードにおいては第１速モードが４ｐｐｍで第２速モードは２．５ｐｐｍである。
【００７０】
ここで、前述の第１および第２の実施形態では、小サイズ紙のスループットダウンを行う／行わないの判断を画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数（周回数）により判断していた。これによれば、定着速度の速い第１速モードと定着速度の遅い第２速モードは画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数は同じであるため、スループットダウンの条件も同じである。第２の実施形態と同様に画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数が３回転未満の時はスループットダウンを行う設定とすればモノカラーモードはスループットダウンしフルカラーモードではスループットダウンを行わない。すなわち、各モードにおけるスループットは、以下の表３のようになる。
【００７１】
【表３】
【００７２】
表３から明らかなように、定着速度の遅い第２速モードはモノカラーモードでも充分スループットが低いにもかかわらず小サイズ紙で更にスループットを低下させてしまう。これは、不必要のスループットダウンである。
【００７３】
そこで、本実施形態においては、定着速度の異なる複数のモードにおいて、小サイズ紙のスループットダウンを行う閾値となる画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数をそれぞれ異なる値に設定する。詳しくは、定着速度の速い第１速モードにおいては、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数が３回転以上の場合にはスループットダウンを行わない設定とした。また、定着速度の遅い第２速モードにおいては、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数が１回転以上の場合にはスループットダウンを行わない設定とした。
【００７４】
すなわち、本実施形態では第１速モードにおいては、モノカラーモードはスループットダウンを行い、フルカラーモードではスループットダウンを行わない。また、第２速モードにおいては、モノカラーモードもフルカラーモードもスループットダウンを行わない。各モードにおけるスループットを表にまとめると、以下の表４のようになる。
【００７５】
【表４】
【００７６】
これにより、定着速度の異なる各種のモードについて、それぞれ非通紙部昇温を防止すると共に最適なスループットが実現できた。
【００７７】
本実施形態においては、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数が１回転のモノカラーモードと４回転のフルカラーモードについてのみ説明したが、その他例えば中間転写ベルト１０５の回転数が２回転で実現できる２色モードの場合についても同様の方法でスループットダウンを行う／行わないを判断すればよい。
【００７８】
また、本実施形態においては、スループットダウンについて単純に１６ｐｐｍを６ｐｐｍに低下させるといった１段階でのスループットダウンで説明したが、例えば印刷枚数に応じて１２ｐｐｍ→８ｐｐｍ→６ｐｐｍというように多段階でスループットダウンを実現しても良い。
【００７９】
また、本実施形態においては、像担持体として中間転写ベルト１０５を用いた、中間転写方式のカラー画像形成装置について説明したが、これに限ったものではない。例えば、像担持体として感光ドラムを用い、感光ドラム上に順次画像を形成する多重現像方式のカラー画像形成装置でもよい。
【００８０】
以上説明したように本発明によれば、小サイズ通紙による非通紙部昇温の防止と最適なスループットを実現することのできる画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカラー画像形成装置および従来例のカラー画像形成装置の内部構成を示す側面図である。
【図２】本発明に係るカラー画像形成装置のシステム構成を示す図である。
【図３】本発明に係るカラー画像形成装置におけるスループットの決定方法についてのフローチャートである。
【図４】本発明に係るカラー画像形成装置の第１の実施形態および従来例のカラー画像形成装置に用いられる定着装置の断面図である。
【図５】本発明に係るカラー画像形成装置の第２および第３の実施形態に用いられる定着装置の断面図である。
【符号の説明】
７ 定着ローラ
８，４０ 加圧ローラ
１１，２１，４１ 芯金
１２，２２，４２ 弾性層
１３，２３，４３ 離型層
１４，２４ ヒータ
１５，３３ サーミスタ
２８ 定着フレーム
２９ 入口ガイド
３０ 加熱部材
３１ エンドレスフィルム
３２ セラミックヒータ
３４ フィルムガイド
１０１ 感光ドラム
１０２ 一次帯電器
１０３ 露光装置
１０４ａ，ｂ，ｃ，ｄ 現像装置
１０５ 中間転写ベルト
１０６ 定着装置
１０７ クリーニング装置
１０８ａ 一次転写ローラ
１０８ｂ 二次転写ローラ
１１１ 回転支持体
１１２ 転写材カセット
１１３ ピックアップローラ
１１４ 搬送ベルト
１１５ 中間転写クリーニングローラ
１１６ 駆動モータ
１１７ ヒータ駆動回路
１１８ 定着モータ
Ｔ トナー画像
Ｐ 転写材
Ｌ レーザ光
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に関し、特に詳細には、電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子写真方式を用いた画像形成装置が知られている。また、回転可能な感光ドラム上に担持されたトナー画像を１色ずつ順次中間転写ベルト上に重ね合わせることによってカラートナー画像を形成し、その後転写材にカラートナー画像を一括して転写する、いわゆる中間転写方式を用いたカラー画像形成装置が知られている。
【０００３】
そして、中間転写方式を用いたカラー画像形成装置において、単一の感光ドラムを用いて順次中間転写にトナー像を重ね合わせる場合、中間転写ベルトが１周（１回転）する毎に１色のトナー画像が感光ドラムから中間転写ベルトに転写されるので、転写材に転写する画像（以下、可転写画像）を形成するのに必要な色数が多いほど中間転写ベルトの回転数が多くなる。
【０００４】
例えば、単色（モノカラー）のトナー像で可転写画像を形成する場合には中間転写ベルトは１回転し、イエロー色、マゼンタ色、シアン色、黒色の４色（フルカラー）のトナー像を重ね合わせて可転写画像を形成する場合には中間転写ベルトは４回転する。
【０００５】
従って、モノカラーで画像形成する場合は中間転写体が１回転する毎に転写材に可転写画像が転写され、その後転写材を加圧および加熱する定着器にて可転写画像が転写材上に熱定着される（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３１１９０６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例のカラー画像形成装置においては、小サイズ紙の連続通紙を行うと、特にモノカラーモードでは単位時間当たりの印刷出力枚数（定着装置の通紙枚数）がフルカラーモードの場合の４倍であるため、定着ローラ及び加圧ローラの非通紙部が昇温することによりローラのゴムが破断しやすいという問題点があった。また、この問題を改善するために一律に小サイズ紙の単位時間当たりの印刷出力枚数（以下、スループットと称す）を少なくする方法を採用した場合、不必要なフルカラーモードについてもスループットが低下してしまうという問題があった。
【０００８】
なお、上記問題点の説明から明らかな通り、本明細書において“小サイズ”とは、定着装置への通紙方向（転写材の搬送方向）と垂直な方向の転写材の寸法が相対的に小さいことを意味する。
【０００９】
本発明の目的は、小サイズ通紙による非通紙部昇温の防止と最適なスループットを実現することのできる画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、トナー像が形成される像担持体と、回転可能であって前記像担持体に形成されたトナー像を担持する中間転写体と、前記中間転写体に担持されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、加熱部材と加圧部材を有し、該加熱部材と該加圧部材とが接して形成されるニップ部で前記転写材に転写されたトナー像を該転写材に定着する定着手段とを有する画像形成装置において、前記転写材にトナー像を転写する際の動作モードとして、前記中間転写体を複数回回転させて該中間転写体にトナー像を担持させる第１動作モードと、前記中間転写体を前記第１動作モード時の回数よりも少ない回数回転させて該中間転写体にトナー像を担持させる第２動作モードとを備え、前記第１動作モードでは、前記転写材の搬送方向と直交する方向の該転写材のサイズが所定サイズよりも小さい場合の単位時間当たりの画像形成枚数と、前記転写材のサイズが所定サイズよりも大きい場合の単位時間当たりの画像形成枚数が等しくなるように前記画像形成装置の動作を制御し、前記第２動作モードでは、前記転写材の搬送方向と直交する方向の該転写材のサイズが所定サイズよりも小さい場合の単位時間当たりの画像形成枚数が、前記転写材のサイズが所定サイズよりも大きい場合の単位時間当たりの画像形成枚数よりも小さくなるように前記画像形成装置の動作を制御する形態の画像形成装置を提供する。
【００１１】
ここで、前記第１動作モードとは、前記中間転写体に複数色のトナー像を形成する動作モードであって、複数色分のトナー像を重ねて担持させるために前記中間転写体を複数回回転させる動作モードであり、前記第２動作モードとは、前記中間転写体に単色のトナー像を形成する動作モードであって、単色のトナー像を担持させるために前記中間転写体を１回転させる動作モードであって良い。
【００１２】
ここで、前記定着手段によって前記転写材にトナー像を定着する際の該転写材の速度が可変であって、該速度が所定速度よりも遅い速度の場合は、前記第１動作モードおよび前記第２動作モードにおいて、前記転写材の搬送方向と直交する方向の該転写材のサイズが所定サイズよりも小さい場合の単位時間当たりの画像形成枚数を、前記転写材のサイズが所定サイズよりも大きい場合の単位時間当たりの画像形成枚数と等しくなるように制御することができる。
【００１３】
ここで、外部装置から印刷情報を受信して、該印刷情報に基づき前記転写材へのトナー像の形成を指示する制御手段を有し、前記制御手段によって、前記記録材のサイズが設定されてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下に本発明に係るカラー画像形成装置の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
まず初めに、図１を用いて本発明に係る画像形成装置の全体構成および各部の機能について説明する。
【００１９】
回転感光体である感光ドラム１０１は、駆動手段（不図示）によって矢印方向に回転駆動され、一次帯電器１０２により一様に帯電される。次いで露光装置１０３より、イエローの画像模様に従ったレーザ光Ｌが感光ドラム１０１に照射され、感光ドラム１０１上に潜像が形成される。更に感光ドラム１０１が回転されると、回転支持体１１１により支持された現像装置１０４ａ，ｂ，ｃ，ｄのうち、イエロートナーが入った現像装置１０４ａが感光ドラム１０１に対向して回転し、選択された現像装置１０４ａによって潜像が可視像化される。中間転写ベルト１０５は感光ドラム１０１と略同一の周速度で矢印方向に回転しており、感光ドラム１０１上に形成担持されたトナー画像を一次転写ローラ１０８ａに印加される１次転写バイアスによって、中間転写ベルト１０５の外周面に一次転写する。
【００２０】
以上の工程を順次他の色（マゼンタ色、シアン色、黒色）について行って順次中間転写ベルト１０５上に重ね合わせることによって、中間転写ベルト１０５上には複数色に対応した可転写画像であるカラートナー画像が形成される。このとき、中間転写ベルト１０５が一周（一回転）する毎に一色のトナー画像が形成され、４周（４回転）するとフルカラー画像に対応したカラートナー画像が形成される。
【００２１】
一方、以上の工程をいずれか一色について行うことによってモノカラーのトナー画像が中間転写ベルト１０５上に形成され、このとき、中間転写ベルト１０５は一周（一回転）する。
【００２２】
次に、フルカラーまたはモノカラーのトナー画像が形成された所定タイミングに合わせて、転写材カセット１１２内からピックアップローラ１１３によって転写材が二次転写ローラ１０８ｂへと給紙される。同時に二次転写ローラ１０８ｂに二次転写バイアスが印加され、中間転写ベルト１０５上に担持された可転写画像であるカラートナー画像が転写材へ転写される。
【００２３】
更に転写材は、搬送ベルト１１４によって搬送されて定着装置１０６に通紙され、定着装置１０６ににより溶融固着されることで、転写材上に定着されたカラー画像またはモノカラー画像が得られる。
【００２４】
また、中間転写ベルト１０５上の転写残トナーは中間転写クリーニングローラ１１５により電荷が付与され、次回の一次転写時に感光ドラム１０１上に逆転写される。一方、感光ドラム１０１上の転写残トナーは公知のブレード手段のクリーニング装置１０７によって清掃される。
【００２５】
定着装置１０６は、図４に詳細に示すように加熱部材である定着ローラ７と加圧部材である加圧ローラ８からなる。
【００２６】
定着ローラ７は、内部に熱源としてのヒータ１４を有し、アルミニウム等の芯金１１とその外周のシリコンゴム等の弾性層１２、更に弾性層１２の表面にテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂の離型層１３を設けることで構成されている。加圧部材である加圧ローラ８も同様に、内部にヒータ２４を有し、芯金２１、弾性層２２、離型層２３で構成され、加圧手段（不図示）により定着ローラ７に圧接して定着ローラ７との間にニップを形成しつつ回転する。
【００２７】
定着ローラ７、加圧ローラ８の各表面には、温度検出器としてのサーミスタ１５、２５が当接され、検出されたローラ表面温度に基づいて、ヒータ駆動回路１１７により各ローラ表面温度が温調目標温度になるように各々温調制御される。各ローラ表面温度が温調目標温度に達した後、トナー画像Ｔが転写された転写材Ｐが定着装置のニップ部に搬送され、ニップ部において熱と圧力を加えることによりトナー画像が転写材上に定着される。
【００２８】
次に、図２を用いて、画像形成装置のシステム構成を説明する。
コントローラ２０１は、外部装置であるホストコンピュータ２００、エンジン制御部２０２と相互に通信が可能となっている。コントローラ２０１は、ホストコンピュータ２００から画像情報と印字命令を受け取り、受け取った画像情報を展開処理してビットデータに変換し、ビデオインターフェイス部２０３を介して、印字開始コマンドおよび画像信号をエンジン制御部２０２へ送出する。
【００２９】
エンジン制御部２０２は、前述した一次帯電器１０２、露光装置１０３、現像装置１０４、ヒータ駆動回路１１７を制御するものである。また、感光ドラム１０１や一次転写ローラ１０８ａ、二次転写ローラ１０８ｂ、搬送ベルト１１４等の各機構を駆動する駆動モータ１１６や、後述する定着モータ１１８の制御を行うものである。
【００３０】
そして、エンジン制御部２０２は、コントローラ２０１からの印字指示を受信すると、画像形成にかかる各部を制御して画像形成動作を開始する。
ここで、ホストコンピュータからコントローラ２０１を介してエンジン制御部２０２へ送信される印字指示には、印字すべき転写材Ｐのサイズ情報が含まれているものとする。サイズ情報とは、例えば転写材Ｐの幅および長さの情報であり、このサイズ情報によりエンジン制御部２０２は転写材Ｐのサイズを判定することができる。
【００３１】
なお、サイズ情報は印字指示に含まれているものとしたが、転写材Ｐの搬送路上に転写材Ｐの先端および後端を検知するセンサを設け、転写材Ｐの搬送中において先端を検知してから後端を検知するまでの通過時間を求めることで転写材Ｐのサイズを判定するようにしても良いし、転写材Ｐを収納する転写材カセット１１２内に転写材Ｐのサイズを検知する機構を設けることで転写材Ｐのサイズを判定するようにしても良い。
【００３２】
次に、エンジン制御部２０２により行うスループット（単位時間当たりに画像形成を行う転写材の枚数）の制御について説明する。
【００３３】
本実施形態においては、転写材の移動方向と垂直な方向の長さが最大の転写材を通紙するときのスループットと、最大長さ未満の転写材を通紙するときのスループットを変えるかどうかの判断を、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数（周回数）により決定することが特徴である。
【００３４】
この明細書において“垂直な方向の長さが最大”とは、本発明装置が給紙・画像形成・排紙することのできる種々寸法の転写材のうち、搬送方向面に対し垂直な方向、つまり、紙送り方向に垂直な方向の寸法が最大ということである。“転写材”とは、電子写真方式の複写機またはレーザービームプリンタ等のカラー画像形成装置に用いることのできるシート状の記録媒体であればよく、一般的なコピー用紙、いわゆる普通紙に限定されるものではない。
【００３５】
上述したように従来のカラー画像形成装置では、小サイズの連続通紙を行うと定着ローラ及び加圧ローラの非通紙部が昇温してしまう。これは、通常定着ローラや加圧ローラ内部に設けられたヒータは通紙可能な最大サイズの定着性を満足するように配向が決められている。すなわち、最大サイズ域においては紙に奪われた熱量を補充し、表面温度を均一に保つために熱供給が行われている。
【００３６】
しかし、小サイズ紙を通紙すると通紙部では、紙に奪われた熱量とヒータにより供給された熱量の均衡がとれているため表面温度は所定の温度に保たれるが、非通紙部においては紙に熱を奪われないにもかかわらず熱供給だけが行われるため、表面温度が高くなってしまう。
【００３７】
詳述すると、定着装置１０６のニップ部に転写材Ｐが通紙されている間はトナー画像を転写材Ｐに定着させるために加熱部材３０が維持すべき温度をヒータ駆動回路１１７で設定し、ニップ部に転写材Ｐが通紙されていない間は昇温が生じないように通紙中に比して低い温度に設定するのが一般的である。また、モノカラーモードで画像形成を行う場合は中間転写ベルト１０５が１周（１回転）する毎に１枚の画像が形成され、フルカラーモードで画像形成を行う場合は中間転写ベルト１０５が４周（４回転）する毎に１枚の画像が形成される。従って、単位時間当たりに画像形成を行う転写材の枚数が多いモノカラーモードの方が、転写材Ｐが通紙されている時間が長く、ローラ端部の非通紙部において昇温が生じてしまう。
【００３８】
このため、非通紙部における定着ローラ７および加圧ローラ８の表面温度がゴムの耐熱温度を越えてしまうと、ゴム劣化が促進され最終的にはゴムの破断といった問題が生じてしまう。
【００３９】
一般にこれを防止するために、小サイズ通紙の場合には一律にスループットを低下させる方法がある。スループットを低下させる方法としては、一般には露光装置１０３による感光ドラム１０１上への画像書出しタイミングを遅らせて複数の画像を転写材Ｐ上に形成する際における各々の画像の形成間隔（以下、紙間）を伸ばすことにより実現できる。スループットを低下させることにより紙間が長くなるため、ローラ端部の温度は紙間で低下し連続プリントを行ってもローラ端部の温度が上がりづらい。この時、ローラ端部の温度がゴムの耐熱温度以下になるようにスループットの低下量を設定すれば良い。
【００４０】
一方、上記従来例のカラー画像形成装置では、各色の画像を順次中間転写ベルト１０５上に形成するためモノカラー画像とフルカラー画像では画像形成時間が異なる。従って、モノカラーモードとフルカラーモードではスループットが異なっている。上記従来例のカラー画像形成装置では、フルカラーモードではモノカラーモードの４倍の画像形成時間が必要なため、スループットは１／４に低下する。例えばモノカラーモードで１６ｐｐｍであれば、フルカラーモードでは４ｐｐｍとなる。ここで、上述した非通紙部昇温防止で小サイズ通紙時のスループットダウンを一律に行うと、表１に示すようにモノカラーモードでは８ｐｐｍ、フルカラーモードでは２ｐｐｍというようにモノカラーモードだけでなくフルカラーモードにおいてもスループットが低下してしまう。
【００４１】
【表１】
しかしながら、フルカラーモードにおいては、スループットダウンを行わなくても充分にスループットが低いため、通常のスループットで非通紙部昇温によるゴム破断は発生しない。従って、小サイズ紙のフルカラーモードは不必要にスループットが低下してしまっている。
【００４３】
そこで、本実施形態においては小サイズ紙のスループットダウンを行う／行わないの判断を画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数（周回数）により決定する。詳しくは、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数が２回転未満の時はスループットダウンを行い、２回転以上の場合にはスループットダウンを行わない設定とした。
【００４４】
すなわち、本実施形態では、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数はモノカラーモードにおいては１回転であり、フルカラーモードにおいては４回転であるため、モノカラーモードではスループットダウンを行い、フルカラーモードではスループットダウンを行わない。すなわち、本実施形態ではそれぞれのモードのスループットを表２のように設定した。
【００４５】
【表２】
以上説明した、転写材Ｐに転写する可転写画像を形成するのに要する中間転写ベルト１０５の回転数が異なるフルカラーモード（回転数：４）とモノカラーモード（回転数：１）におけるスループットの決定方法について図３のフローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明においては紙サイズが大サイズか小サイズかを判定しているが、例えば画像形成装置が給排紙可能な最大幅（搬送方向に垂直方向の寸法）を大サイズとしてそれ以外を小サイズとしても良いし、所定サイズ（例えばＡ４サイズ）以上を大サイズとしてそれ以外を小サイズとしても良い。
【００４７】
ステップＳ３０１で、エンジン制御部２０２は、コントローラ２０１を介してホストコンピュータ２００から、印刷情報として、画像情報を受信するととも印刷すべき転写材Ｐの紙サイズ情報やフルカラー画像かモノカラー画像かを示す情報を受信する。
【００４８】
ステップＳ３０２で、エンジン制御部２０２は、ステップＳ３０１で受信した紙サイズ情報から、紙サイズが大サイズか否かを判定し、紙サイズが大サイズであればステップＳ３０６へ進み、大サイズでなければステップＳ３０３へ進む。
【００４９】
ステップＳ３０３では、紙サイズが大サイズでなく小サイズである場合に実行するステップであり、転写材Ｐに転写する可転写画像を形成するのに要する中間転写ベルト１０５の回転数Ｒを算出する。なお、この回転数Ｒとは中間転写ベルト１０５上に重ね合わせる色数に応じた値であり、フルカラーモードの場合にはＲ＝４であり、モノカラーモードの場合はＲ＝１となる。
【００５０】
ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３で算出した回転数Ｒが所定回転数（本実施例では２）以上か否かを判定し、回転数Ｒが２回転より小さい１回転であるモノカラーモードの場合は非通紙部の昇温が生じ得るものとしてステップＳ３０５へ進み、スループットダウンを行うことを決定する。
【００５１】
ステップＳ３０６では、ステップＳ３０２で紙サイズが大サイズであると判定した場合、又はステップＳ３０４で回転数Ｒが２回転以上（例えばフルカラーモードにおける４回転）であると判定した場合に、非通紙部の昇温は生じ得ないものとしてステップＳ３０６へ進み、スループットダウンを行わないことを決定する。
【００５２】
ステップＳ３０５又はステップＳ３０６でスループットダウンを行う／行わないことを決定した後のステップＳ３０７では、決定されたスループットで画像形成を開始する。なお、画像形成動作については前述の図１の説明において述べたので、説明を省略する。
【００５３】
ステップＳ３０８では、ステップＳ３０１で受信した印刷情報にかかる全てのページの画像形成が終了したか否かを判定して、終了していれば画像形成装置を所定の待機状態へ移行させ、再び印刷情報を受信するのを待つ。
【００５４】
このように、本実施形態では画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数によりスループットダウンを行う／行わないを判断して設定するように制御することにより、非通紙部昇温を防止すると共に最適なスループットが実現できた。
【００５５】
（第２の実施形態）
以下に本発明に係るカラー画像形成装置の第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第２の実施形態では、本発明のカラー画像形成装置は図１に示した構成によって具現化するものとする。また、本実施形態の装置を用いてカラー画像形成方法を実施することができる。従って、カラー画像形成装置の全体的構成、機能についての詳しい説明は省略し、本発明および本実施形態に係る特徴部分についてのみ説明する。
【００５６】
本実施形態では、定着装置の加熱部材として、少なくとも薄膜の金属或いは樹脂フィルムと、該フィルムに当接する発熱体とを用い、転写材の移動方向と垂直な方向の長さが最大の転写材を通紙するときのスループットと、最大長さ未満の転写材を通紙するときのスループットを変えるかどうかの判断を、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数（周回数）により決定することが特徴である。
【００５７】
第１の実施形態では、定着装置として加熱部材及び加圧部材にローラを用い内部にヒータを設けた、いわゆる熱ローラ方式であった。このような熱ローラ方式の定着装置では熱容量が大きいほか、輻射による熱伝達方式のため熱応答性が悪かった。これにより表面温度を所定の温度に立ち上げるための時間が長い、また表面温度のリップルが大きいといった問題がある。そのような問題を解決するために本実施形態では図５に示すような加熱部材として薄膜の樹脂フィルムと内部に当接する発熱体を用いた定着装置を用いた。
【００５８】
本実施形態のカラー画像形成装置における定着装置１０６は図５に示すように、加熱部材３０は円筒形のエンドレスフィルム３１とフィルムガイド３４、セラミックヒータ３２、更にセラミックヒータ３２のフィルムとの非当接面に設けられたサーミスタ３３で構成され、従来公知の加圧手段（不図示）により加圧ローラ４０に加圧されている。また、加圧ローラ４０は、アルミニウム等の芯金４１の上にシリコンゴム等の弾性層４２を設け、更にその上に設けられたＰＴＦＥ、ＰＦＡ等の離型層４３で構成される。
【００５９】
そして、加圧ローラ４０は、エンジン制御部２０２が制御する定着モータ１１８により矢示の方向に回転駆動され、この加圧ローラ４０の回転駆動による加圧ローラ４０とエンドレスフィルム３１の外周面との摩擦力でエンドレスフィルム３１に回転力が作用して、エンドレスフィルム３１がその内面がニップ部においてセラミックヒータ３２に密着して摺動しながら加圧ローラ４０の回転周速度にほぼ対応した周速度（定着速度）をもって従動回転する。そして、トナー画像Ｔを担持した転写材Ｐは、定着フレーム２８に取りつけられた入口ガイド２９によって、加熱部材３０と加圧ローラ４０の間のニップ部に導かれ、加熱および加圧されることで定着され、装置外へ排出される。
【００６０】
本実施形態の定着装置は熱容量が小さく、また発熱体が接触して熱を伝達する方式のため熱応答が速く、省エネに優れている。しかし、一方ではその特性のため小サイズ紙通紙による非通紙部昇温には不利である。本発明は、このようなカラー画像形成装置の定着装置に用いることにより有利な効果を発揮する。
【００６１】
本実施形態においても第１の実施形態同様、小サイズ紙のスループットダウンを行う／行わないの判断を画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数（周回数）により決定する。詳しくは、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数が３回転未満の時はスループットダウンを行うこととし、３回転以上の場合にはスループットダウンを行わない設定とした。
【００６２】
すなわち、本実施形態では、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数はモノカラーモードにおいては１回転であり、フルカラーモードにおいては４回転であるため、モノカラーモードではスループットダウンを行い、フルカラーモードではスループットダウンを行わない。すなわち、本実施形態ではモノカラーモードにおいては大サイズ紙／小サイズ紙のスループットはそれぞれ１６／６ｐｐｍとし、フルカラーモードにおいては、紙サイズによらずスループットは４ｐｐｍとした。
【００６３】
このように、本実施形態では熱応答性の良い定着装置を用いたカラー画像形成装置においても画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数によりスループットダウンを行う／行わないを判断して設定するように制御することにより、非通紙部昇温を防止すると共に最適なスループットが実現できた。
【００６４】
また、本実施形態では、加熱部材の加熱手段としてセラミックヒータを用いたが、これに限ったものではない。例えば、加熱手段として、磁場を発生させる磁場発生手段と、該磁場発生手段からの磁場の作用を受けて発生する渦電流で発熱する発熱層で構成されたものを用いても良い。
【００６５】
（第３の実施形態）
以下に本発明に係るカラー画像形成装置の第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第３の実施形態では、本発明のカラー画像形成装置は図１に示した構成によって具現化するものとする。また、本実施形態の装置を用いてカラー画像形成方法を実施することができる。従って、カラー画像形成装置の全体的構成、機能についての詳しい説明は省略し、本発明および本実施形態に係る第３の実施形態の特徴部分についてのみ説明する。
【００６６】
本実施形態では、定着速度の異なる複数のモードを有し、それぞれのモードにおける、転写材の移動方向と垂直な方向の長さが最大の転写材を通紙するときのスループットと、最大長さ未満の転写材を通紙するときのスループットを変える閾値となる画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数（周回数）が異なることが特徴である。
【００６７】
なお、定着速度とは、エンジン制御部２０２が制御する定着モータ１１８により加圧ローラ４０に与えられる回転周速度である。
【００６８】
一般に、カラー画像形成装置は、定着速度を複数速もっており、例えば厚紙やラフ紙等の定着性向上や或いは光沢を上げる目的のために、定着速度を遅くする機能を持っている。定着速度の切替え方法については各種の方法があるが、本実施形態のカラー画像形成装置では、中間転写ベルト１０５への転写工程までは通常使用される最も高速の第１速で画像形成を行い、中間転写ベルト１０５への転写工程終了後、２次転写工程から第２速へと速度を切り替えている。そして、定着工程終了後に第１速へ速度を切替え、次の画像形成を行っている。
【００６９】
このような定着速度を遅くしたモードでは、定着速度が遅いことや速度を切り替えるために所定の時間が必要なためにスループットが低下する。例えば、モノカラーモードにおいては第１速モードが１６ｐｐｍで第２速モードは４ｐｐｍである。また、フルカラーモードにおいては第１速モードが４ｐｐｍで第２速モードは２．５ｐｐｍである。
【００７０】
ここで、前述の第１および第２の実施形態では、小サイズ紙のスループットダウンを行う／行わないの判断を画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数（周回数）により判断していた。これによれば、定着速度の速い第１速モードと定着速度の遅い第２速モードは画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数は同じであるため、スループットダウンの条件も同じである。第２の実施形態と同様に画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数が３回転未満の時はスループットダウンを行う設定とすればモノカラーモードはスループットダウンしフルカラーモードではスループットダウンを行わない。すなわち、各モードにおけるスループットは、以下の表３のようになる。
【００７１】
【表３】
表３から明らかなように、定着速度の遅い第２速モードはモノカラーモードでも充分スループットが低いにもかかわらず小サイズ紙で更にスループットを低下させてしまう。これは、不必要のスループットダウンである。
【００７３】
そこで、本実施形態においては、定着速度の異なる複数のモードにおいて、小サイズ紙のスループットダウンを行う閾値となる画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数をそれぞれ異なる値に設定する。詳しくは、定着速度の速い第１速モードにおいては、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数が３回転以上の場合にはスループットダウンを行わない設定とした。また、定着速度の遅い第２速モードにおいては、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数が１回転以上の場合にはスループットダウンを行わない設定とした。
【００７４】
すなわち、本実施形態では第１速モードにおいては、モノカラーモードはスループットダウンを行い、フルカラーモードではスループットダウンを行わない。また、第２速モードにおいては、モノカラーモードもフルカラーモードもスループットダウンを行わない。各モードにおけるスループットを表にまとめると、以下の表４のようになる。
【００７５】
【表４】
これにより、定着速度の異なる各種のモードについて、それぞれ非通紙部昇温を防止すると共に最適なスループットが実現できた。
【００７７】
本実施形態においては、画像形成に要する中間転写ベルト１０５の回転数が１回転のモノカラーモードと４回転のフルカラーモードについてのみ説明したが、その他例えば中間転写ベルト１０５の回転数が２回転で実現できる２色モードの場合についても同様の方法でスループットダウンを行う／行わないを判断すればよい。
【００７８】
また、本実施形態においては、スループットダウンについて単純に１６ｐｐｍを６ｐｐｍに低下させるといった１段階でのスループットダウンで説明したが、例えば印刷枚数に応じて１２ｐｐｍ→８ｐｐｍ→６ｐｐｍというように多段階でスループットダウンを実現しても良い。
【００７９】
また、本実施形態においては、像担持体として中間転写ベルト１０５を用いた、中間転写方式のカラー画像形成装置について説明したが、これに限ったものではない。例えば、像担持体として感光ドラムを用い、感光ドラム上に順次画像を形成する多重現像方式のカラー画像形成装置でもよい。
【００８０】
以上説明したように本発明によれば、小サイズ通紙による非通紙部昇温の防止と最適なスループットを実現することのできる画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカラー画像形成装置および従来例のカラー画像形成装置の内部構成を示す側面図である。
【図２】本発明に係るカラー画像形成装置のシステム構成を示す図である。
【図３】本発明に係るカラー画像形成装置におけるスループットの決定方法についてのフローチャートである。
【図４】本発明に係るカラー画像形成装置の第１の実施形態および従来例のカラー画像形成装置に用いられる定着装置の断面図である。
【図５】本発明に係るカラー画像形成装置の第２および第３の実施形態に用いられる定着装置の断面図である。
【符号の説明】
７ 定着ローラ
８，４０ 加圧ローラ
１１，２１，４１ 芯金
１２，２２，４２ 弾性層
１３，２３，４３ 離型層
１４，２４ ヒータ
１５，３３ サーミスタ
２８ 定着フレーム
２９ 入口ガイド
３０ 加熱部材
３１ エンドレスフィルム
３２ セラミックヒータ
３４ フィルムガイド
１０１ 感光ドラム
１０２ 一次帯電器
１０３ 露光装置
１０４ａ，ｂ，ｃ，ｄ 現像装置
１０５ 中間転写ベルト
１０６ 定着装置
１０７ クリーニング装置
１０８ａ 一次転写ローラ
１０８ｂ 二次転写ローラ
１１１ 回転支持体
１１２ 転写材カセット
１１３ ピックアップローラ
１１４ 搬送ベルト
１１５ 中間転写クリーニングローラ
１１６ 駆動モータ
１１７ ヒータ駆動回路
１１８ 定着モータ
Ｔ トナー画像
Ｐ 転写材
Ｌ レーザ光
Claims (4)
- トナー像が形成される像担持体と、回転可能であって前記像担持体に形成されたトナー像を担持する中間転写体と、前記中間転写体に担持されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、加熱部材と加圧部材を有し、該加熱部材と該加圧部材とが接して形成されるニップ部で前記転写材に転写されたトナー像を該転写材に定着する定着手段とを有する画像形成装置において、
前記転写材にトナー像を転写する際の動作モードとして、前記中間転写体を複数回回転させて該中間転写体にトナー像を担持させる第１動作モードと、前記中間転写体を前記第１動作モード時の回数よりも少ない回数回転させて該中間転写体にトナー像を担持させる第２動作モードとを備え、
前記第１動作モードでは、前記転写材の搬送方向と直交する方向の該転写材のサイズが所定サイズよりも小さい場合の単位時間当たりの画像形成枚数と、前記転写材のサイズが所定サイズよりも大きい場合の単位時間当たりの画像形成枚数が等しくなるように前記画像形成装置の動作を制御し、
前記第２動作モードでは、前記転写材の搬送方向と直交する方向の該転写材のサイズが所定サイズよりも小さい場合の単位時間当たりの画像形成枚数が、前記転写材のサイズが所定サイズよりも大きい場合の単位時間当たりの画像形成枚数よりも小さくなるように前記画像形成装置の動作を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記第１動作モードとは、前記中間転写体に複数色のトナー像を形成する動作モードであって、複数色分のトナー像を重ねて担持させるために前記中間転写体を複数回回転させる動作モードであり、
前記第２動作モードとは、前記中間転写体に単色のトナー像を形成する動作モードであって、単色のトナー像を担持させるために前記中間転写体を１回転させる動作モードであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。 - 前記定着手段によって前記転写材にトナー像を定着する際の該転写材の速度が可変であって、該速度が所定速度よりも遅い速度の場合は、前記第１動作モードおよび前記第２動作モードにおいて、前記転写材の搬送方向と直交する方向の該転写材のサイズが所定サイズよりも小さい場合の単位時間当たりの画像形成枚数を、前記転写材のサイズが所定サイズよりも大きい場合の単位時間当たりの画像形成枚数と等しくなるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
- 外部装置から印刷情報を受信して、該印刷情報に基づき前記転写材へのトナー像の形成を指示する制御手段を有し、
前記制御手段によって、前記記録材のサイズが設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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