JP4627032B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式等を採用した画像形成装置に関し、より詳細にはフルカラーの画像とモノクロの画像とを形成可能な画像形成装置に関する。

近年、複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置には、電子写真方式が広く採用されている。また、静電方式や磁気方式等が採用されることもある。このような画像形成装置は、感光体や各種記録媒体上に潜像を形成した後、この潜像をトナー等により可視像化し、さらに所定の用紙に転写し定着させることにより画像形成を行う。

さらに近年では、フルカラー（天然色）の画像を形成可能な画像形成装置がある。このようなフルカラー画像形成装置では、実際にはフルカラー画像を形成するために使用される頻度がそれほど多くなく、例えば文書等のようなモノクロ（白黒色）の画像を形成するために使用されることが多い。このような使用頻度の差を考慮し、一般的なフルカラー画像形成装置には、フルカラー画像を形成する速度よりもモノクロ画像を形成する速度を大きくしたものが多い。

ここで一般的なフルカラー画像形成装置は、イエロー、シアン、マゼンダ、ブラックの４色の画像を重ねるようにそれぞれ転写ベルトに一旦一次転写した後、所定の用紙に二次転写し、加圧ローラと加熱ローラからなる定着装置により定着させる構成を取るものが多い。

そして、一般的なブラックのトナーは、高速な画像形成を可能にするため高い耐久性が要求され、そのため近年ではさらに高分子量化される傾向にある。このことから、ブラックのトナーは高速かつ高温で良好に定着する特性を有するものが多い。他方、シアン、マゼンダ、およびイエローのトナー（以下「カラートナー」という）は、ブラックのトナーほど高い耐久性が要求されないため、比較的低分子量である。このことから、カラートナーは低速かつ低温で良好に定着する特性を有するものが多い。

以上のようなトナーの特性から、高速にモノクロ画像を形成する従来のフルカラー画像形成装置には、モノクロ画像を形成する場合、定着装置（における加熱ローラ）の温度を上げて定着動作を行い、フルカラー画像を形成する場合、定着装置の温度を下げて定着動作を行う構成のものが多い。

また、上記構成の他、定着装置における加熱ローラの温度は一定に保ちつつ、定着装置の温度を上げる場合には加圧ローラの温度を上げて定着動作を行う従来の画像形成装置がある（特許文献１を参照）。

さらに、加熱ローラ（定着ローラともいう）の入り口付近に特定種類の記録紙の通過を検知するセンサを備え、当該センサによる検知時点から所定時間加熱ローラおよび搬送ローラを標準的な回転速度から低速に切り換える制御を行うことにより、特定種類の記録紙に対する良好な定着画像を得ることができる従来の画像形成装置がある（特許文献２を参照）。この構成によれば、モノクロ画像を形成する場合とフルカラー画像を形成する場合とで加熱ローラおよび搬送ローラの速度を切り換えることにより、それぞれ良好な定着を行うことができる可能性がある。

さらにまた、定着に要するエネルギーが互いに同等のトナーを最上層と最下層とし、これらとは定着エネルギーが異なるトナー（ここではブラックのトナー）をこれらの間に挟み込まれる中間層とするトナー層を形成し、上記最上層および最下層とされるトナーに好適な定着条件で定着動作を行うことにより、全ての色にわたって良好な定着画像を得ることができる従来の画像形成装置がある（特許文献３を参照）。
特開昭６１−２０９７０号公報 特開平６−２０８２６２号公報 特開平４−３１８５６８号公報

しかし、特許文献３に記載の従来の画像形成装置では、そもそも最上層と最下層と中間層とを同時に定着させることが前提となっているので、モノクロ画像を形成するため上記中間層となるべきブラックの画像のみを良好に定着させることについては考慮されていない。

また、特許文献１に記載の従来の画像形成装置では、加熱ローラの温度制御が容易となるとしても、加圧ローラの温度を適宜切り換える制御が容易ではないし、その温度変化にはある程度の時間がかかるので、フルカラー画像からモノクロ画像へ（またはその逆方向に）素早く切り換えて画像を形成することができない。

さらに、特許文献２に記載の従来の画像形成装置では、定着装置の温度を必ずしも変更する必要がなくなるため温度の制御は比較的容易であるが、加熱ローラおよび搬送ローラの回転速度を変更するための新たな制御機構および新たな検知センサが必要となる。

また、高速にモノクロ画像を形成可能なフルカラー画像形成装置において使用されるブラックのトナーは、前述したように高速かつ高温で良好に定着する特性を有するものが多いので、低速で良好に定着させるために適した温度の範囲が非常に狭いことが多い。このように高分子量であるブラックのトナーと低分子量であるカラートナーとを、同一温度でともに良好に定着させるためのトナー設計は非常に困難であるため、ブラックのトナーとカラートナーとをともに低速で良好に定着させるために適した温度の範囲が一致しない場合、定着装置の温度を切り換える（変更する）ことなくフルカラー画像を全ての色にわたって良好に定着させることができないことがある。このことは、モノクロ画像形成のさらなる高速化に対応してさらに高速かつ高温で良好に定着するよう設計されたブラックのトナーが使用されるとき、特に問題となる。

そこで本発明の目的は、フルカラーなどの多色画像を形成する場合よりも高速にモノクロ画像を形成することができる画像形成装置であって、その定着装置における定着ローラの回転速度（周速）を変更することなく、さらには定着装置の温度を変更することなく、簡単な構成で良好な定着画像を得ることができる画像形成装置を提供することである。

第１の発明は、複数の色を有する画像と前記複数の色のうちのブラックのみを有する画像とを形成可能な画像形成装置であって、
上記複数の色にそれぞれ対応する潜像を担持する複数の潜像担持体と、
前記複数の潜像担持体にそれぞれ所定の現像剤を与えることにより、前記潜像を可視化する複数の現像手段と、
前記複数の色を有する画像を形成する場合には、前記複数の現像手段により可視化されたそれぞれの像を重ねて所定の記録媒体上に転写し、前記ブラックのみを有する画像を形成する場合には、前記複数の現像手段のうちブラックに対応する現像手段により可視化されたブラックのみを有する像を前記記録媒体上に転写する転写手段と、
前記転写手段により転写された像を前記記録媒体上に定着させる定着手段と
を備え、
前記転写手段は、前記ブラックのみを有する像を前記複数の色を有する像よりも大きい転写速度で前記記録媒体上に転写可能であり、
前記定着手段は、前記転写手段により転写された前記ブラックのみを有する像または前記複数の色を有する像を、前記転写手段により前記ブラックのみを有する像が転写される転写速度に合わせた同一の定着速度、および同一の定着温度であって、かつ前記ブラックのみを有する像および前記複数の色を有する像に共に適した定着温度で前記記録媒体上に定着させることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記定着手段は、前記転写手段により像を転写されている途中の前記記録媒体に対して像を定着させないよう、前記転写手段が設けられる位置から所定距離だけ離れた位置に設けられることを特徴とする。

第３の発明は、第２の発明において、
前記定着手段は、前記転写手段により像を転写される前記記録媒体を前記定着手段へ搬送する搬送手段をさらに備え、
前記搬送手段は、搬送される記録媒体を保持するとともに、前記定着手段に前記記録媒体が与えられる時に搬送される記録媒体の保持を解除しまたは保持する力を減少させることを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明において、
前記定着手段は、
前記記録媒体に対して圧力を加えるための加圧ローラと、
前記記録媒体に対して熱を加えるための加熱ローラと
を含むことを特徴とする。

第１の発明によれば、ブラックのみを有する像（モノクロ画像）を前記複数の色を有する像（フルカラーなどの多色画像）よりも大きい速度で記録媒体上に転写し、かつモノクロ画像を形成する場合であっても多色画像を形成する場合であっても定着手段の定着速度（例えば定着ローラの回転速度）が同一である。このことによって、定着速度を変更する制御を行うことなく簡単な構成で良好な定着画像を得ることができる。特に、定着手段の定着速度を適宜に定めることにより、モノクロ画像から多色画像へ（またはその逆方向に）切り換えて画像を形成する場合であっても、定着手段の温度を変更することなく、簡単な構成で良好な定着画像を得ることができる。
また、多色画像を形成する場合であっても定着手段の定着速度（例えば定着ローラの回転速度）を、転写手段によりブラックのみを有する像が転写される速度に合わせた速度で記録媒体上に定着させる。このことによって、簡単な構成で良好な定着画像を得ることができる。
さらに、モノクロ画像を形成する場合であっても多色画像を形成する場合であっても定着手段の温度が同一である。このことによって、定着温度を変更する制御を行うことなく簡単な構成で良好な定着画像を得ることができる。

第２の発明によれば、記録媒体への転写途中で定着が開始されないよう、転写手段が設けられる位置から所定距離（例えば記録媒体の搬送方向の最大長よりも大きい所定距離）だけ離れた位置に定着手段が設けられる。この構成により、転写速度と定着速度とが一致しない場合に、記録媒体がずれて正しい位置に転写できないことや、定着前の現像剤が擦れて像がかすれたり、さらには記録媒体が破壊することを回避することができる。

第３の発明によれば、搬送される記録媒体を保持するので搬送中に記録媒体が搬送手段から離れることなく搬送可能となり、また定着手段に記録媒体が与えられる時に搬送される記録媒体の保持を解除しまたは保持する力を減少させるので、保持されたままの状態で定着手段に到達した記録媒体における定着前の現像剤が擦れて像がかすれたりすることを回避することができる。

第４の発明によれば、定着手段を一般的な加圧ローラおよび加熱ローラを含む構成とすることにより、安価な構成で効率よく定着させることができる。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜１． 画像形成装置全体の構成およびフルカラー画像の形成動作＞
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を簡単に示す側面図である。この画像形成装置は、装置外部から与えられる画像データに基づき用紙Ｐａに対してフルカラーまたはモノクロの画像を形成した用紙Ｐｂを出力する。このため、本画像形成装置は、露光ユニット２０と、感光体ドラム１２ａ〜１２ｄと、現像装置１３ａ〜１３ｄと、中間転写ベルト１１と、二次転写ローラ１４と、加熱ローラ（定着ローラとも言う）２１および加圧ローラ２２からなる定着ユニットと、用紙さばきローラ１６と、搬送ベルト３０と、搬送ベルト駆動ローラ３１と、静電吸着板３３と、用紙突入センサ３５と、図示されない周知の帯電ローラ、クリーニング装置、およびトナーカートリッジとを備えている。なお、図１において、用紙の搬送路は一点鎖線で示されている。

この画像形成装置は、ブラック（Ｋ）、並びに減法混色の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、およびイエロー（Ｙ）からなる４色の各色相に対応した画像データに基づき画像形成を行う。例えば、画像形成装置には、ブラックの画像形成を行うため、感光体ドラム１２ａ、現像装置１３ａ、帯電ローラ、およびクリーニングユニットが備えられており、他の３色の画像形成を行うため、同様の構成（感光体ドラム１２ｂ〜１２ｄおよび現像装置１３ｂ〜１３ｄ等）が備えられている。これらの構成要素は、中間転写ベルト１１の移動方向に沿って図１に示されるように一列に配置されている。

図示されない帯電ローラは、像の担持体である感光体ドラム１２ａ〜１２ｄの表面を所定の電位になるよう均一に帯電させる接触方式の帯電器である。なお、本実施形態では帯電装置として上記帯電ローラを使用しているが、使用される帯電装置は上記帯電ローラに限定されるものではなく、例えばファーブラシ、磁気ブラシ、コロナワイヤーを使用するものや、ノコ歯状のもの、またはイオン発生装置等、感光体に対して所望の帯電電位を付与するものであれば使用可能である。

レーザビーム走査装置である露光ユニット２０は、半導体レーザと、ポリゴンミラー１５と、複数の反射ミラー等とを含んでおり、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエローの各色相に対応した画像データに基づき変調された４つのレーザビームのそれぞれを、対応する感光体ドラム１２ａ〜１２ｄの表面に照射する。このことにより、感光体ドラム１２ａ〜１２ｄの表面には、ブラック、シアン、マゼンタ、およびイエロー各色相に対応した画像データに基づく静電潜像が形成される。

図示されないトナーカートリッジ４つが備えられており、それぞれ対応する色相の現像装置１３ａ〜１２ｄの上部近傍に着脱自在に取り付けられており、ブラック、シアン、マゼンタ、またはイエローの色相に対応した現像剤であるトナーを貯留する。

現像装置１３ａ〜１３ｄは、静電潜像が形成された感光体ドラム１２ａ〜１２ｄの表面にトナーを供給し、静電潜像を現像剤像であるトナー像に顕像化する。具体的には現像装置１３ａ〜１３ｄは、上部に取り付けられたトナーカートリッジから上記色相に対応したトナーを受けとり、このトナーにより感光体ドラム１２ａ〜１２ｄに形成された色相に対応した静電潜像をブラック、シアン、マゼンタ、またはイエローの色相に対応したトナー像に顕像化する。また、図示されないクリーニングユニットは、現像および画像転写後における感光体ドラム１２ａ〜１２ｄの表面に残留したトナーを除去し回収する。

中間転写ベルト１１は、駆動ローラと従動ローラとの間に張架されて図１に示されるようなループ状の移動経路を形成している。中間転写ベルト１１の外周面は、感光体ドラム１２ｄ、感光体ドラム１２ｃ、感光体ドラム１２ｂ、および感光体ドラム１２ａに対向しており、中間転写ベルト１１はこれらの順番で各感光体ドラム１２ａ〜１２ｄに対向するよう回転する。この中間転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム１２ａ〜１２ｄに対向する位置には、中間転写ベルト１１の内周面に圧接されるように図示されない一次転写ローラが配置されている。この一次転写ローラには、感光体ドラム１２ａ〜１２ｄの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト１１上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧である一次転写バイアスが印加される。このことによって、感光体ドラム１２ａ〜１２ｄに形成された各色相に対応するトナー像は中間転写ベルト１１の外周面に順次重ねられるように転写され、中間転写ベルト１１の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。

なお、モノクロ画像を形成する場合には、ブラックの像を形成するための感光体ドラム１２ａ、現像装置１３ａなどがフルカラー画像を形成する場合よりも後述するように高速に動作し、シアン、マゼンタ、およびイエローの像を形成するための感光体ドラム１２ｂ〜１２ｄ、現像装置１３ｂ〜１３ｄなどは動作しない。このことにより、高速に回転する感光体ドラム１２ａの速度に合わせて高速に駆動される中間転写ベルト１１の外周面にモノクロの（ブラックのみの）トナー像が形成される。以上の動作は、後述する図示されない制御部により行われる。また、ブラックの像は常に高速に形成されなければならないわけではなく、例えば利用者による高速出力の指示入力が受け付けられた場合にのみ高速に形成される構成であってもよい。

このように中間転写ベルト１１の外周面に転写されたトナー像は、中間転写ベルト１１の回転によって、二次転写ローラ１４と対向する位置に搬送される。二次転写ローラ１４は、画像形成時において、内周面が駆動ローラの周面に接触する中間転写ベルト１１の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。なお、モノクロ画像を形成する場合には、中間転写ベルト１１の回転速度（周速）に合わせてこの二次転写ローラ１４も高速に駆動される。

用紙Ｐａを収納する給紙カセットから用紙Ｐａを一枚ずつ引き出す用紙さばきローラ１６により給紙される用紙は、二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間を通過する際に、トナーの帯電極性とは逆極性の高電圧を二次転写ローラ１４によって印加される。これにより、中間転写ベルト１１の外周面から用紙の表面にフルカラーまたはモノクロのトナー像が転写される。なお、中間転写ベルト１１に付着したトナーのうち用紙上に転写されることなく中間転写ベルト１１上に残存したトナーは、混色を防止するため、従動ローラに摺接するよう設けられる図示されないクリーニングユニットによって回収される。

このトナー像が転写された用紙は、静電吸着板３３により適宜搬送ベルト３０に吸着保持されることにより、搬送ベルト３０から離れることなく搬送ベルト３０の回転速度に合わせて定着ユニットへ搬送される。この搬送ベルト３０は、搬送ベルト駆動ローラ３１により、中間転写ベルト１１および二次転写ローラ１４の速度に合わせた速度で駆動される。したがって、ブラック画像を形成する場合には、フルカラー画像を形成する場合よりも高速で駆動される。

ここで、定着ユニットを構成する加熱ローラ２１および加圧ローラ２２は、後述するようにフルカラー画像を形成する場合であってもモノクロ画像を形成する場合と同じく常に高速で回転する。よって、これらの回転速度は、モノクロ画像を形成する場合には二次転写ローラ１４の回転速度（周速）と同一であるので問題ないが、フルカラー画像を形成する場合には二次転写ローラ１４の回転速度（周速）とは適合しない。そのため、もし用紙にフルカラーの像が転写されている途中で、すなわち二次転写ローラ１４と中間転写ベルト１１との間に用紙の一端が保持された状態で用紙の他端が定着ユニットに突入すると、用紙がずれて正しい位置に転写できないことや、定着前のトナーが擦れて像がかすれたりすることもあり、さらには用紙が破けたりする可能性もある。

そこで、図１に示されるように、二次転写ローラ１４と、定着ユニットを構成する加熱ローラ２１および加圧ローラ２２とは、所定距離だけ、具体的には使用可能な用紙Ｐａの（搬送方向における）最大長だけ離れた位置に設けられている。

また、静電吸着板３３は、図示されない電源から印加される電圧により生成される静電気により搬送ベルト３０上の用紙を静電吸着し搬送ベルト３０上に保持する。しかし、上述したように加熱ローラ２１および加圧ローラ２２は常に高速で回転するため、フルカラー画像を形成する場合には搬送ベルト３０の回転速度（周速）とは適合しない。そのため、静電吸着板３３により用紙が吸着保持されたまま定着ユニットに突入すると、定着前のトナーが擦れて像がかすれたり用紙が破けたりする可能性がある。

そこで、周知の接触型センサや光検知型センサなどからなる用紙突入センサ３５により搬送ベルト３０から定着ユニットに用紙が突入する直前でそれを検知する。後述する図示されない制御部は、用紙突入センサ３５により用紙の突入が検知されると、静電吸着板３３への電圧印加を停止することにより静電吸着板３３による用紙の吸着（保持）力を解消し、または静電吸着板３３への印加電圧を低下させることによりその吸着力を低減する。このことにより、トナー像が転写された用紙は、その像がかすれたりすることなく、定着ユニットに導かれる。なお、静電吸着板３３は、図示されないセンサ等によりトナー像を転写された次の用紙が検知されると吸着動作を再開し、用紙が送られてくる毎に上記動作を繰り返す。

このトナー像が転写された用紙は、この定着ユニットを構成する加熱ローラ２１と加圧ローラ２２との間を通過して加熱および加圧を受ける。この定着ユニットの動作によって、トナー像は、用紙の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した用紙Ｐｂは、図示されない排紙ローラによって装置外に排出される。

以上のようなフルカラー画像およびモノクロ画像の形成動作は、中間転写ベルト１１の駆動ローラ、二次転写ローラ１４、および搬送ベルト駆動ローラ３１などを駆動するための図示されない電動モータやギヤなどを含む複数の駆動部と、これらの駆動部などを制御する制御部とにより行われ、上記制御部の主要な機能は、用紙突入センサ３５やその他の図示されないセンサおよび操作入力部等からの情報を受け付けて処理するマイクロコンピュータおよびその記憶装置に記憶される所定のプログラムにより実現される。

ここで、定着ユニットにおける加熱ローラ２１は、例えば上記制御部および図示されない温度センサ等により、フルカラー画像を形成する場合であってもモノクロ画像を形成する場合であっても常に一定の所定温度に保たれるように制御される。すなわち、従来のフルカラー画像形成装置のようにモノクロ画像を形成する場合に加熱ローラの温度を高くし、フルカラー画像を形成する場合に加熱ローラの温度を低くする制御が行われることはない。

また、加熱ローラ２１は、モノクロ画像を形成する場合における感光体ドラム１２ａ〜１２ｄおよび現像装置１３ａ〜１３ｄの回転速度（周速）並びにこの回転速度に合わせて高速に駆動される中間転写ベルト１１の回転速度に合わせて高速に回転するよう制御されており、フルカラー画像を形成する場合であってもモノクロ画像を形成する場合であっても常に一定の速度に保たれている。すなわち、従来のフルカラー画像形成装置のようにモノクロ画像を形成する場合に加熱ローラの回転速度を大きくし、フルカラー画像を形成する場合に加熱ローラの回転速度を小さくする制御が行われることはない。したがって、本画像形成装置は、定着ローラの回転速度を変更することなく、さらにはその定着装置の温度を変更することなく、簡単な構成で良好な定着画像を得ることができる。

ここで実際に本画像形成装置において、加熱ローラ２１の温度および回転速度を変更することなく、フルカラー画像とモノクロ画像とをともに良好に定着させることができるかどうかについて、さらに具体的に考察することが好ましい。そこで、本画像形成装置においてブラックのトナーおよびその他の色のトナーを使用した場合、加熱ローラ２１の回転速度（以下「定着速度」という）および加熱ローラ２１の温度（以下「定着温度」という）を適宜変更した場合において、用紙へのトナーの定着強度およびオフセット（用紙から加熱ローラ２１へのトナーのはがれ）の有無に基づく定着の良否判定試験を行った。以下、図２を参照して説明する。

＜２． 各色のトナーにおける定着速度および定着温度と定着強度との関係＞
図２は、本画像形成装置において使用される各色のトナーにおける定着速度および定着温度と定着の良否との関係を示す図である。なお、図中の「Ｋ」はブラックのトナーを表し、「ＣＭＹ」は、シアン、マゼンダ、イエローのカラートナーを表している。

図２に示されるように、定着速度は２つから選択されており、１つは本画像形成装置において最も高速にフルカラー画像を良好に転写するための速度である１７３［ｍｍ／ｓｅｃ］であり、２つは本画像形成装置において最も高速にモノクロ画像を良好に転写するための速度である３５５［ｍｍ／ｓｅｃ］である。

なお、フルカラー画像を良好に転写するための最大限の速度がモノクロ画像を良好に転写するための最大限の速度よりもかなり遅いのは、フルカラー画像を形成するために４つの色を正確に重ねて転写する必要があるためである。この点、モノクロ画像は色を重ねる必要がないので、駆動機構の制約はあるものの高速に転写することができる。

また、図中の「○」および「×」の記号は、定着の良否判定の結果を表しており、「○」の記号は定着強度が十分であってかつオフセットも生じていないことを表しており「×」の記号は、定着強度が十分でないか、またはオフセットが生じていることにより、結果として定着が不良であることを表している。なお、カラートナーについては、シアン、マゼンダ、イエローの各色いずれも定着が良好である場合にのみ定着が良好（「○」）であると判定され、いずれか１つでも定着が不良の場合には定着が不良（「×」）であると判定される。

ここで定着強度は、例えば次のように測定される。まず、用紙全面にトナーが付される画像（いわゆる「べた画像」）を形成した後、硬い机の上で用紙の両端から２〜３センチの位置で当該用紙を折り曲げる。次に、当該折り曲げられた部分に外径７５ミリ、幅５０ミリ、肉厚１０ミリ、重さ８４０グラム程度のリングを載せて一往復させる。なお、用紙のトナー付着量は０．４０〜０．４５［ｍｇ／ｃｍ² ］程度であるものとする。その後、折り曲げられた部分のトナーを指で軽くこすり取り、このこすり取られた部分の幅を定着強度［μｍ］とする。この幅が６０［μｍ］以下であれば良好な定着が行われており、定着強度が十分であるといえる。

また、オフセットの態様には、用紙の端部にのみオフセットが生じる態様と、用紙全体にオフセットが生じる態様とが見られるが、これらのオフセットが生じる場合は共に実用に耐えず、定着が不良であるといえる。

このオフセットの有無および程度は、例えば次のように測定される。まず、用紙の送り方向（定着方向）に対して垂直方向に６０ミリの幅で延びるようにトナーが付される画像を当該用紙に転写した後、加熱ローラ２１の温度を１５０度から２３０度まで適宜変更して画像を定着させる。このことにより、それぞれの温度でのオフセットの有無および程度を目視で判断する。このように広い範囲で温度を変更するのは、トナーが加熱ローラ２１の熱で十分に溶けないことによって用紙から加熱ローラ２１へトナーがはがれるようなオフセットが生じる場合（低温オフセットと呼ばれる）と、トナーが加熱ローラ２１の熱で過度に溶けることによって用紙から加熱ローラ２１へトナーが融着するようなオフセットが生じる場合（高温オフセットと呼ばれる）とがあるからである。このように一部または全体にオフセットが生じている用紙は、その定着強度を問わず実用に耐えず、定着が不良であるといえる。

ここで、本画像形成装置の加熱ローラ２１は、モノクロ画像を形成する場合もフルカラー画像を形成する場合も、常に最も高速にモノクロ画像を良好に転写するための速度である３５５［ｍｍ／ｓｅｃ］で駆動され、また常に２１０度の温度に保たれている。このように設定されることにより、図２に示されるように、常に良好な定着画像を得ることができる。

これに対して、もし従来の画像形成装置のように加熱ローラ２１の回転速度（定着速度）を転写速度に合わせて変更する場合、加熱ローラ２１の温度が常に２１０度であるならば、フルカラー画像を形成するときに良好な定着画像を得ることはできない。なぜなら、フルカラー画像を形成するためにはブラックのトナーを合わせて使用する必要があり、この場合、定着温度が２１０度、定着速度が１７３［ｍｍ／ｓｅｃ］であれば、図２に示されるように良好な定着画像を得ることができないからである。

したがって、従来の画像形成装置において常に良好に定着したフルカラー画像を得るためには加熱ローラ２１の温度を１９０度に変更しなければならず、温度を適宜切り換える制御が容易ではないし、その温度変化にはある程度の時間がかかるので、フルカラー画像からモノクロ画像へ（またはその逆方向に）素早く切り換えて画像を形成することができない。この点、本画像形成装置は、定着ローラの回転速度を変更することなく、さらにその定着装置の温度を変更することなく、良好な定着画像を得ることができる。

＜３． 効果＞
以上のように、本画像形成装置は、フルカラーなどの多色画像を形成する場合よりも高速にモノクロ画像を形成することができる画像形成装置でありながら、定着ローラの回転速度をモノクロ画像形成のための高速な速度に固定し、かつその定着装置の温度を変更することなく、搬送ベルト３０および静電吸着板３３などを使用する簡易な構成により、定着ローラの周速が中間転写ベルト１１および二次転写ローラ１４の周速と適合しない場合であっても、定着前のトナーが擦れて像がかすれたりすることなく、良好な定着画像を得ることができる。

また、このようにフルカラーなどの多色画像を形成する場合にも定着ローラの回転速度をモノクロ画像形成のための高速な速度に固定する構成とすることにより、前述したように高分子量であるブラックのトナーと低分子量であるカラートナーとを、それぞれに最適な転写速度に合わせた定着速度かつ同一温度でともに良好に定着させるために要求される非常に困難なトナー設計を回避することができる。

＜４． 変形例＞
上記一実施形態における画像形成装置において、中間転写ベルト１１は、駆動ローラと従動ローラとの間に張架されて図１に示されるようなループ状の移動経路を形成しており、搬送ベルト３０は、搬送ベルト駆動ローラ３１および従動ローラの間に張架されて図１に示されるような移動経路を形成しているが、これらの移動経路は適宜変更されてもよい。また、また中間転写ベルト１１および搬送ベルト３０は、中間転写ドラムや搬送ローラなど周知の構成に代えてもよいし、さらに上記駆動ローラおよび図示されない駆動モータ以外の周知の駆動装置およびコンピュータなどの周知の制御手段からなる駆動手段により駆動されてもよい。

上記一実施形態における画像形成装置では、静電吸着板３３により搬送ベルト３０上の用紙を静電吸着し搬送ベルト３０上に保持する構成であるが、この静電吸着板３３に代えて、ファンやポンプなどによる空気圧による周知の吸着装置や、搬送ベルト３０に対向して設けられる圧接ローラおよびソレノイド等からなるその離接機構などが設けられてもよい。

また、フルカラー画像を形成する場合、上記用紙を搬送ベルト３０上に所定の弱い力で吸着保持しそのままの状態で像のかすれなどを生じることなく定着ユニットに与えることができる場合には、制御部による制御は不要であり、また所定の弱い圧力で用紙を押さえる圧接ローラなどが設けられた状態で像のかすれなどを生じることなく定着ユニットに与えることができる場合には、静電吸着板３３を省略してもよい。

上記一実施形態における加熱ローラ２１の回転速度は、フルカラー画像を形成する場合であってもモノクロ画像を形成する場合であっても常に最も高速にモノクロ画像を良好に転写するための速度である３５５［ｍｍ／ｓｅｃ］であるが、これ以上の速度であってもよい。一般的な低分子量のカラートナーを使用する場合、最も高速にモノクロ画像を良好に転写するための速度よりもかなり大きい速度でフルカラー画像を良好に定着させることは難しいことが多いが、トナーの設計によってはかえって良好に定着させることができる場合もある。また、加熱ローラ２１の回転速度は、本画像形成装置の最大画像形成速度である３５５［ｍｍ／ｓｅｃ］よりも小さい所定の一定速度であってもよい。もっともこの構成においてモノクロ画像を形成する場合には、転写速度の方が定着速度よりも早くなるので、転写後の用紙を一時的に蓄積する構成等が必要となるが、場合によっては画像を良好に定着させ得ることも考えられる。以上のように、上記一実施形態の加熱ローラ２１の回転速度は、フルカラー画像およびモノクロ画像をともに良好に定着させるのに好適な速度であれば、特に限定はない。このような場合でも、本画像形成装置は、定着装置の温度を変更することなく、良好な定着画像を得ることができる。

さらに、例えばフルカラー画像を形成する場合には、この速度未満であってかつ最も高速にフルカラー画像を良好に転写するための速度である１７３［ｍｍ／ｓｅｃ］よりも大きい速度、例えばこれらの中間的な速度である２２５［ｍｍ／ｓｅｃ］であってもよい。この場合には、加熱ローラ２１の回転速度を変更するための新たな制御機構および新たな検知センサが必要となるが、このような構成により、フルカラー画像の形成時における加熱ローラ２１を駆動するための消費電力を抑えることができる。また、フルカラー画像の形成時において、二次転写ローラ１４と同一速度で回転する搬送ベルト３０と加熱ローラ２１との回転速度差を上記実施形態の場合よりも小さくすることによって、定着前のトナーが擦れて像がかすれたり用紙が破けたりする可能性をより小さくすることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構造を簡単に示す側面図である。 上記実施形態において使用される各色のトナーにおける定着速度および定着温度と定着の良否との関係を示す図である。

符号の説明

１１ …中間転写ベルト
１２ａ〜１２ｄ …感光体ドラム
１３ａ〜１３ｄ …現像装置
１４ …二次転写ローラ
１５ …ポリゴンミラー
１６ …用紙さばきローラ
２０ …露光ユニット
２１ …加熱ローラ（定着ローラ）
２２ …加圧ローラ
３０ …搬送ベルト
３１ …搬送ベルト駆動ローラ
３３ …静電吸着板
３５ …用紙突入センサ
Ｐａ，Ｐｂ …用紙

Claims (4)

1. 複数の色を有する画像と前記複数の色のうちのブラックのみを有する画像とを形成可能な画像形成装置であって、
   上記複数の色にそれぞれ対応する潜像を担持する複数の潜像担持体と、
   前記複数の潜像担持体にそれぞれ所定の現像剤を与えることにより、前記潜像を可視化する複数の現像手段と、
   前記複数の色を有する画像を形成する場合には、前記複数の現像手段により可視化されたそれぞれの像を重ねて所定の記録媒体上に転写し、前記ブラックのみを有する画像を形成する場合には、前記複数の現像手段のうちブラックに対応する現像手段により可視化されたブラックのみを有する像を前記記録媒体上に転写する転写手段と、
   前記転写手段により転写された像を前記記録媒体上に定着させる定着手段と
   を備え、
   前記転写手段は、前記ブラックのみを有する像を前記複数の色を有する像よりも大きい転写速度で前記記録媒体上に転写可能であり、
   前記定着手段は、前記転写手段により転写された前記ブラックのみを有する像または前記複数の色を有する像を、前記転写手段により前記ブラックのみを有する像が転写される転写速度に合わせた同一の定着速度、および同一の定着温度であって、かつ前記ブラックのみを有する像および前記複数の色を有する像に共に適した定着温度で前記記録媒体上に定着させることを特徴とする、画像形成装置。
2. 前記定着手段は、前記転写手段により像を転写されている途中の前記記録媒体に対して像を定着させないよう、前記転写手段が設けられる位置から所定距離だけ離れた位置に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記定着手段は、前記転写手段により像を転写される前記記録媒体を前記定着手段へ搬送する搬送手段をさらに備え、
   前記搬送手段は、搬送される記録媒体を保持するとともに、前記定着手段に前記記録媒体が与えられる時に搬送される記録媒体の保持を解除しまたは保持する力を減少させることを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記定着手段は、
   前記記録媒体に対して圧力を加えるための加圧ローラと、
   前記記録媒体に対して熱を加えるための加熱ローラと
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。

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