JPH0527641A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 定着作用時以外には加熱温度を低下して定着
部材の作動を停止して休止させることを目的とする。 【構成】 定着装置45の制御回路にタイマを設置して、
プリントインターバルの長さに応じて前記タイマを作動
させることによりヒータＨ１およびＨ２に対する通電時
間を制御して定着温度ＴＡを段階的に低下させると共
に、加熱ローラ２、加圧ローラ５の作動を停止して加熱
ベルト１を休止状態に置き、プリント再開により前記タ
イマによる各制御を解除するように構成したことを特徴
としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真方式の画像形成
装置に係わり、特にベルト状部材の移動によってトナー
像の定着を行う定着装置を備える画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子写真のトナー像の定着プロセスにお
いては、熱ローラ定着が最も一般的である。そして近年
のカラー画像を扱う電子写真のプロセスにおいては、定
着後の画像の色再現性や画像の光沢性を確保したりＯＨ
Ｐ用転写材を使用時の透過性を確保するためにトナーを
十分溶融させることが要求されている。一般に広く使用
されているポリエステルのトナーを用いてその溶融条件
を前述のレベルにすると、高温オフセットの問題から必
須条件として離型剤として低粘度のシリコンオイルを多
量に塗布することが必要になっている。

【０００３】このようにシリコンオイルを多量に使用す
るとシリコンオイルのこぼれの問題やシリコンオイルの
転写材への付着等の問題が発生する。特にＯＨＰ使用時
にはシリコンオイルの転写材への含浸がないためシリコ
ンオイルによりユーザーの手を汚したり、ＯＨＰ自体の
透過性を著るしく低下させたりする。この問題のため一
般のポリエステルを使用したトナー即ちワックス系のト
ナーが採用されているが十分な溶融状態を得るのがむず
かしいのが現状である。また、カラー画像では前述のよ
うに定着後の光沢が要求されることが多く、その場合の
手段としては従来技術の範囲では、前述のように、多量
の離型剤を塗布するか、ワックス系のトナーを使用する
場合には一度定着した画像をオプションユニットでもう
一度定着させることが行われている。

【０００４】このような多様の定着条件を満たす定着装
置として、トナー像を転写した転写材をベルト状部材に
よって搬送しつつトナー像の溶融、固着を行う形成の定
着装置が提案されている。

【０００５】前記のベルト状部材はファンの冷却作用に
よりその搬送中における転写材に対する加熱温度を定着
条件に応じて制御するようになっているのでカラー画
像、モノクロ画像あるいは転写材の種類にそれぞれ対応
した画像の定着が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのような定着
装置は、加熱用ヒータの電力の他前記のベルト状部材の
搬送や冷却用ファンの作動等のため従来の熱ローラ定着
に比して若干大きな動力を必要とし、部材の耐久性に懸
念がありまた省エネルギーの面でも問題がある。

【０００７】本発明はこの点を解決して改良した結果、
定着作動時以外には部材の作動を休止あるいは低下さ
せ、電力の消費を節減することの出来る定着装置を備え
た画像形成装置の提供を目的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、移動するベ
ルト状部材を使用し、加熱・冷却手段によりトナー像を
転写体に固定する定着装置を備えた画像形成装置におい
て、次の転写材の入る時間に対応して加熱温度を低下さ
せることを特徴とする画像形成装置によって達成され
る。

【０００９】また加熱温度を低下させたとき好ましい態
様としてベルト状部材の移動を停止させることがあげら
れる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明によるカラー画像形成装置の一
例を示す断面図である。この画像形成装置は画像読取り
系Ａ、レーザ書込み系Ｂ、画像形成部Ｃ等よりなってい
る。

【００１１】画像形成装置上部には、透明なガラス板な
どからなる原稿台と、さらに原稿台上に載置した原稿Ｄ
を覆う原稿カバー等からなる原稿載置部11があり、原稿
台の下方であって、装置本体内には第１ミラーユニット
12、第２ミラーユニット13、主レンズ20、カラーCCD23
等からなる画像読取り系Ａが設けられている。第１ミラ
ーユニット12は露光ランプ14、第１ミラー15を備え、前
記原稿台と平行に、かつ図面左右方向へ直線移動可能に
取り付けられていて、原稿Ｄの全面を光学走査する。第
２ミラーユニット13は第２ミラー16及び第３ミラー17を
一体化して備え、常に所定の光路長を保つように第１ミ
ラーユニット12の1／2の速度で左右同方向に直線移動す
る。勿論この第２ミラーユニット13の移動は前記第１ミ
ラーユニット12と同様に原稿台に対して平行である。前
記露光ランプ14によって照明される原稿台上の原稿Ｄの
像は、主レンズ20により第１ミラー15、第２ミラー16、
第３ミラー17を経てカラーCCD23の上へ結像されるよう
になっている。走査が終わると第１ミラーユニット12及
び第２ミラーユニット13は元の位置に戻り、次のコピー
まで待機する。

【００１２】前記カラーCCD23によって得られた各色の
画像データは画像処理され、画像信号としてレーザ書込
み系Ｂから出力される。

【００１３】画像形成部Ｃは、像形成体である感光体ド
ラム30の周縁に配設された帯電器35、像露光部55、現像
器36Ｙ，36Ｍ，36Ｃ，36BK、転写器37、分離器38、クリ
ーニング装置39及び感光体ドラム30の近傍に配設された
給紙カセット40、搬送ベルト44と定着装置45からなって
いる。

【００１４】上記現像器36Ｙ，36Ｍ，36Ｃ，36BKは感光
体ドラム30周縁の最上流部に現像器36Ｙが、最下流部に
は黒色トナーBKを収容した現像器36BKが配設されてい
る。現像器36Ｙ，36Ｍ，36Ｃ，36BKに収容されるカラー
トナー及び黒色トナーBKについては周知のものが使用さ
れるので説明は省略する。

【００１５】前記画像形成装置はカラー画像のコピーと
モノクロ画像のコピーの２つのコピーモードを備えてい
て、装置外部に設けられる釦の操作によって何れかのコ
ピーモードが任意に選択される。

【００１６】原稿Ｄがカラー画像であってカラーのコピ
ーモードが選択された場合には、コピー釦の押圧により
前述した画像読取り系Ａ、レーザ書込み系Ｂ及び画像形
成部Ｃの各プロセスが作動してカラーのコピー画像を形
成する。即ち、制御部のCPUの制御によって画像読取り
系Ａからの画像信号が、駆動モータ31、ポリゴンミラー
32、及び図示しない半導体レーザ、ｆθレンズ、補正レ
ンズ等からなるレーザ書込み系Ｂに入力されるとコピー
動作を開始する。即ち、感光体ドラム30は矢示のように
時計方向に回転し、帯電器35により一様に電荷を与えら
れ、像露光部55において原稿Ｄの画像に対応したイエロ
ー（Ｙ）像の書込みがレーザ書込み系Ｂによるレーザビ
ームによって行われＹ像の静電潜像が形成される。この
感光体ドラム30上の上記静電的な潜像は、現像器36Ｙに
よってＹトナーによる反転現像が行われ可視のＹトナー
像となる。即ち現像器36Ｙのマグネットロールを内蔵し
た現像スリーブには、直流或はさらに交流のバイアス電
圧が印加され、顕像手段である２成分現像剤による非接
触現像が行われＹトナー像が形成される。このＹトナー
像を形成した感光体ドラム30は退避しているクリーニン
グ装置39の下を通過し、感光体ドラム30は２回目の回転
にはいり、続いて帯電器35による帯電とレーザ書込み系
Ｂによるマゼンタ（Ｍ）像のレーザビーム書込みが行わ
れ、前記Ｙトナー像の上にマゼンタ（Ｍ）像の静電潜像
が形成される。この潜像はマゼンタのトナーを収容した
現像器36Ｍによって反転現像されＭトナー像となる。続
いて同様にシアン（Ｃ）トナー像、黒色（BK）トナー像
が重ね合せて形成される。

【００１７】一方、原稿Ｄがモノクロ画像であってモノ
クロのコピーモードが選択された場合は、帯電器35によ
り感光体ドラム30上には一様に電荷が与えられ、ついで
レーザ書込み系Ｂによってモノクロ用のレーザビームに
よる走査がなされてモノクロ用の潜像が形成され、現像
器36Ｙ，36Ｍ，36Ｃにはバイアス電圧が印加されること
なく、現像器36BKのみが作動して黒色トナーBKのみのト
ナー像が形成される。

【００１８】次に転写材である転写紙Ｐの収容された給
紙カセット40より１枚ずつ給紙ローラ41によって繰り出
された転写紙Ｐは、感光体ドラム30上の前記トナー像と
同期して作動するタイミングローラ42によって感光体ド
ラム30上に送出される。この転写紙Ｐには、転写器37の
作用により、感光体ドラム30上のトナー像が転写され、
分離器38によって感光体ドラム30上から分離されたの
ち、トナー像を上向きにした状態で搬送ベルト44を経て
定着装置45へ送られる。

【００１９】前記定着装置45において定着作用を受けた
転写紙Ｐは排紙ローラ46を介して装置外部に排出され、
一方前記感光体ドラム30は回転を続け、その表面に転写
されずに残留したトナーは、退避を解除されたクリーニ
ングブレード39Ａ等を有するクリーニング装置39により
回収清掃されて、次回のコピーに待機する。

【００２０】図２は前記定着装置45の細部を示したもの
で、該定着装置45は独立した容器に収めてユニット化し
た状態で画像形成装置本体内に組込まれ、装置本体側の
駆動部および電源部に接続して作動される。

【００２１】図２において１は移動する定着用のベルト
状部材たる加熱ベルトであって加熱ローラ２と分離ロー
ラ３との間にテンションローラ４の付勢によって張架状
態とされ、前記加熱ローラ２の駆動回転により時計方向
に循環して搬送される。

【００２２】５は、加熱ローラ２を巻回する前記加熱ベ
ルト１の外周面に圧接するローラ部材すなわち加圧ロー
ラで、反時計方向に従動もしくは加熱ローラ２と等速で
駆動回転され加熱ベルト１との間に転写材を挾着して搬
送する。

【００２３】前記加圧ローラ５は、加熱ローラ２により
低い硬度を備えていて加熱ベルト１を加熱ローラ２側に
押圧して第１のニップ領域Ｎ１を形成し、さらに加熱ロ
ーラ２の直下より角度θだけ加熱ベルト１の搬送下流側
に位置することによって図示の如く加熱ベルト１との間
に第２のニップ領域Ｎ２を形成している。

【００２４】また加熱ローラ２と加圧ローラ５の圧接に
よって形成される前記の第１のニップ領域Ｎ１と第２の
ニップ領域Ｎ２の対応する各周長および角度は図２
（ｂ）に示す如くｌ₁，ｌ₂およびα₁，α₂である。

【００２５】前記の加熱ローラ２および加圧ローラ５は
等しい外径寸法を有し、それぞれ同じ発熱量のヒータＨ
１およびＨ２を内蔵するものであるが、外周面の温度は
それぞれの温度センサＳ１およびＳ２の温度検出によっ
て制御し管理される。

【００２６】またＦ１およびＦ２は加熱ベルトの搬送面
の表裏側に配設した冷却手段たるクロスフロー型ファン
（以下単にファンと称す）であって、それぞれダクト７
Ａおよび７Ｂを介して装置外部より吸入した空気をファ
ンＦ１については搬送ガイド板６の開口する複数個のス
リット穴６Ａを経て直接転写材の下面に、一方ファンＦ
２については加熱ベルト１の裏面に吹付けて間接的に転
写材の上面を冷却するようになっている。

【００２７】さらに加熱ローラ２を巻回する加熱ベルト
１と加圧ローラ５の各外周面には付着するトナーを清掃
するそれぞれのクリーニングローラ１Ａおよび５Ａが、
また加熱ベルト１にはさらにトナーの付着を防止するた
めのオイル含浸ローラ１Ｂが圧接されている。

【００２８】前記定着装置45による転写材による転写材
上のトナー像の定着作用について説明する。

【００２９】上面にトナー像を転写した転写材が矢示Ａ
方向から装置内に搬送されるとその先方向部が搬入ガイ
ド板８Ａを経て前記加熱ベルト１と加圧ローラ５に挾着
されて搬送される。

【００３０】その際転写材は加熱ベルト１と加圧ローラ
５とにより上面と下面から同時に加熱されてトナーが溶
融状態とされる。

【００３１】すなわち転写材上のトナーは前述した第１
のニップ領域Ｎ１において加熱ベルト１による均一な押
圧と加熱を受けて溶融状態とされるが、加熱が比較的短
時間であるためトナー像の乱れがなく画質の低下が抑止
される。

【００３２】第１のニップ領域Ｎ１の通過後転写材は前
述した第２のニップ領域Ｎ２において、背面から加圧ロ
ーラ５による加熱を受けるが、比較的長時間にわたって
順次行われるため溶融状態となったトナーが転写材に充
分にしみ込み強固に接着してオフセットのおそれのない
従って光沢の豊かなトナー画像が得られる。

【００３３】なお、第２のニップ領域Ｎ２を余り大きく
とるとトナーが過度に溶融して画質の低下を招き、また
転写材のカーリングやシワを発生し易くしたり駆動系の
負荷を増すこと等の理由から第１のニップ領域Ｎ１の３
倍程度以下にすることが望ましくある。

【００３４】トナーを溶融状態とされた転写材は搬送ガ
イド板６に沿って搬送される過程で下面を前記ファンＦ
１により、一方上面のトナー像を前記ファンＦ２によっ
て冷却されて半溶融状態から次第に固着状態に転じ分離
ローラ３において加熱ベルト１より分離される。

【００３５】加熱ベルト１より分離した転写材は排紙ガ
イド板８Ｂを経て排紙ローラ９を介し除電ブラシＢＲ２
により除電されて矢示Ｂ方向から装置本体の外部に排出
される。

【００３６】一方転写材を分離した加熱ベルト１は除電
ブラシＢＲ１により除電したのち転写材より転移したト
ナーを前記のクリーニングローラ１Ａによって清掃しさ
らにオイル含浸ローラ１Ｂによりオイルを塗布して続い
て搬入される転写材の定着作用に移る。一方加圧ローラ
５についても加熱ベルト１より転移したトナーを同時に
前記のクリーニングローラ５Ａによって除去清掃され
る。なお搬送中に加熱ベルト１が軸方向に移動していわ
ゆる斜行状態となった場合には、その両側縁部に配置し
たフォトセンサＰＳ１が加熱ベルト１を検出して前記テ
ンションローラ４を傾斜し加熱ベルト１を正常な搬送方
向に自動的に復帰させるようになっている。

【００３７】前記定着装置45における定着温度の制御・
管理は次の如くして行われる。

【００３８】図３および図４は前記温度センサＳ１とＳ
２による温度制御の回路およびプロセスを示したもの
で、装置が「ウォームアップ」の段階ではヒータＨ１お
よびＨ２はONの状態を持続し、ファンＦ１およびＦ２、
加熱ベルト１および加圧ローラ５は何れも停止状態（OF
F）にあり従って加圧ローラ５の圧着作用も解除（OFF）
されている。

【００３９】「ウォームアップ」を終了して加熱ローラ
２と加圧ローラ５がそれぞれ所定の周面温度に達し定着
可能の状態すなわち「レディ」の段階になると転写材の
定着温度を一定に維持するためヒータＨ１およびＨ２は
ON／OFFを繰り返す状態に転じ、同時に加熱ベルト１と
加圧ローラ５がそれぞれ搬送、回転を開始する。

【００４０】「レディ」の段階で画像形成装置において
「プリント」が行われると加圧ローラ５が圧着状態（O
N）、ファンＦ１およびＦ２が回転状態（ON）となって
搬入される転写材の搬送とトナー像の定着作用が実行さ
れる。

【００４１】定着を終えた転写材の排出から後続する転
写材の搬入迄の間すなわち「プリントインターバル」の
段階ではファンＦ１およびＦ２の回転は停止（OFF）さ
れて加熱ベルト１の無用の冷却が中断される。

【００４２】前記の定着装置45においては、転写材上の
トナー像を加熱ベルト１と加圧ローラ５の挟着によって
溶融状態としたのち、加熱ベルト１とトナー像との界面
温度を転写材自体の温度より先行して低下して温度差を
設けることにより、トナー像の表層部材を固化すると同
時に転写材に対するトナー像の親和力を維持して分離の
際のオフセットを防止するようにしている。

【００４３】すなわち前記のファンＦ２はファンＦ１よ
り転写材の搬送上流側の加熱ローラ２に近接した位置に
配置されると共に必要によってはファンＦ１より大きな
風量を有するものが使用される。

【００４４】図４は前記のファンＦ１およびＦ２の冷却
作用によって変化する温度Ｔ２で示される転写材側の温
度曲線Ｃ２と温度Ｔ１で示される加熱ベルト１裏面の温
度曲線Ｃ１との関係の一例を示したものである。

【００４５】図に示すようにトナー像は溶融状態とされ
たあと、転写材自体の温度より低い温度の加熱ベルト１
によりその表層部が速やかに冷却されて固化されるため
加熱ベルト１に密着して搬送されたのち分離部において
容易に分離される。

【００４６】一方転写材自体はベルト面より分離する迄
の間、加熱ベルト１の界面温度より高い温度に保たれて
いるのでトナー像に対する親和力を維持し、その結果分
離に際してオフセットを生ずることなく光沢の豊かな画
像として定着される。

【００４７】なお実験によれば加熱ベルト１の裏面側の
温度Ｔ１と転写材側の温度Ｔ２との差は５℃以内で充分
であって、それによって特に密度の大きい画像を転写し
た転写材でもオフセットを生ぜずして分離出来ることが
確認されている。

【００４８】さらに前記の定着装置45は、次の転写材の
入る時間間隔すなわち「プリントインターバル」の長さ
に対応して前記加熱ベルト１の加熱温度が段階的に低下
されるようになっている。

【００４９】すなわちプリント作動の終了により前記の
制御回路のタイマが作動を開始し、図６の定着温度と経
過時間のカーブが示すように、ｔ₁例えば５分以内に次
のプリント作動が開始された場合には定着装置45は前述
した制御・管理のプロセスを継続して温度センサＨ１，
Ｈ２で管理される所定の定着温度ＴＡを維持するが、ｔ
₁時間を経過しても次のプリント作動が開始されない場
合には前記定着温度ＴＡより低い加熱温度ＴＢが設定さ
れ、温度センサＨ１，Ｈ２によって管理され、さらにｔ
₂時間例えば10分を越えてなお次のプリント作動が開始
されない場合には前記の加熱温度ＴＢよりさらに低い加
熱温度ＴＣが設定され、このように段階的に低い加熱温
度が順次設定されて温度の制御管理がなされる。

【００５０】定着温度ＴＡが前記の加熱温度ＴＢあるい
はそれ以下の低い温度に設定されている場合には、加熱
ベルト１は静止していても温度による疲労等が生じるこ
とがないので停止して定着装置45は休止状態とされる。

【００５１】従って加熱ベルト１を始めとする各作動部
材はその消耗の程度が軽減されると共に消費する電力を
節約することにもなる。

【００５２】またこの状態からコピーを再開した場合は
定着装置45は所定の定着温度ＴＡを制御・管理するプロ
セスに自動的に復帰し、それぞれの加熱温度ＴＢおよび
ＴＣないしはそれより低い温度より前記の定着温度ＴＡ
に上昇する迄の間それぞれ所定の時間待機させられたの
ちコピー作動が開始される。

【００５３】なお、画像形成に要する時間すなわちコピ
ー釦を操作してから転写材に画像を転写する迄に要する
時間は前記の如くモノクロ画像の場合は短いのに対しカ
ラー画像の場合は長いので、図７に示す如くモノクロコ
ピーモードによってコピーがなされモノクロ画像が形成
される場合は前述した加熱温度上昇の温度曲線ＣＡが所
定の定着温度ＴＡに達した時点でコピー作動が開始可能
の表示（図示せぬ操作板上に）が成されるのに対し、カ
ラーコピーモードによってコピーがなされカラー画像が
形成される場合には転写材が定着装置45に搬入される時
期に所定の定着温度ＴＡに達するようにコピー作動は定
着温度ＴＡより低温のＴＳでコピー可能の表示（図示せ
ず）がなされると同時にコピー作動の開始が可能とな
る。

【００５４】

【発明の効果】本発明により、コピー作動の中断時に定
着装置の温度を低い温度に自動的に切換えることによっ
て定着装置の作動を休止させることも可能となり、その
結果消費電力が小さくまた定着装置の耐久性も向上する
実用性に優れた画像形成装置が提供されることとなっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の断面構成図である。

【図２】（ａ）は前記装置の備える定着装置の断面構成
図で（ｂ）はその要部拡大図である。

【図３】前記定着装置の制御回路図である。

【図４】前記定着装置における各部材の作動状況を示し
た説明図である。

【図５】ベルトと転写材の温度変化を示すグラフであ
る。

【図６】加熱温度の逓減を示すグラフである。

【図７】加熱温度の上昇とコピー作動開始のタイミング
を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 加熱ベルト ２ 加熱ローラ ３ 分離ローラ ４ テンションローラ ５ 加圧ローラ ６ 搬送ガイド板 ９ 排紙ローラ 30 感光体ドラム 35 帯電器 36 現像器 37 転写器 38 分離器 39 クリーニング装置 40 給紙カセット 42 タイミングローラ 44 搬送ベルト 45 定着装置 46 排紙ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 康彦 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内 (72)発明者 河本 清明 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内 (72)発明者 大本 哲子 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内 (72)発明者 山崎 敏規 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動するベルト状部材を使用し、加熱・
   冷却手段によりトナー像を転写体に固定する定着装置を
   備えた画像形成装置において、次の転写材の入る時間に
   対応して加熱温度を低下させることを特徴とする画像形
   成装置。
2. 【請求項２】 前記加熱温度を低下させたときは前記ベ
   ルト状部材の移動を停止することを特徴とする請求項１
   の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記画像形成装置はカラーコピーモード
   とモノクロコピーモードとを有していて、コピースター
   トを可能とする定着装置の管理温度はカラーコピー時と
   モノクロコピー時とで相違することを特徴とする請求項
   １の画像形成装置。