WO2017171099A1 - 画像形成装置 - Google Patents

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WO2017171099A1
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image forming
infrared
image
belt
forming apparatus
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PCT/JP2017/014431
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修平 高橋
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キヤノン株式会社
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    • G03G15/2098Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using light, e.g. UV photohardening
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Definitions

  • the present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-127812 discloses a configuration of an image forming apparatus that uses an ultraviolet curable liquid developer, and irradiates the liquid developer transferred to the recording medium with ultraviolet rays, whereby an image is recorded on the recording medium.
  • a configuration for fixing is disclosed.
  • an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing the irradiation energy of ultraviolet rays necessary for curing the developer.
  • an image forming unit that forms an image on a sheet using a developer containing a toner and a curing agent that is cured by ultraviolet rays; and transporting the sheet on which an image is formed by the image forming unit
  • An infrared irradiation unit that irradiates the image on the sheet conveyed by the conveyance belt with infrared rays; an ultraviolet irradiation unit that irradiates the image on the sheet irradiated with infrared rays with the infrared irradiation unit;
  • a controller that controls the operation of the infrared irradiation unit, and the controller is configured to switch the conveyor belt in a standby state in which an image forming operation can be started and a command to execute an image forming operation is waited for.
  • an image forming apparatus that irradiates the conveyor belt with infrared rays by the infrared irradiation unit while rotating.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of an image forming apparatus.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquid developer that is cured by ultraviolet rays.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an array of LEDs of the ultraviolet irradiation device.
  • FIG. 4 is a diagram showing the illuminance distribution of the ultraviolet irradiation device with respect to the position in the conveyance direction of the recording medium.
  • FIG. 5 is a diagram showing an integrated light amount (mJ / cm 2 ) of ultraviolet rays necessary for curing with respect to the surface temperature of the liquid developer.
  • FIG. 6 is a diagram showing the wavelength distribution of UV-LED illuminance and conveyance belt absorbance.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the number of carbon black contained parts and the volume resistivity.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the irradiation time of ultraviolet rays and the temperature of the conveyor belt.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the irradiation time of infrared rays and the temperature of the conveyor belt.
  • FIG. 10 is a block diagram showing an example of a configuration related to control.
  • FIG. 11 is a timing chart regarding control.
  • FIG. 12 is a diagram showing wavelengths corresponding to dissociation energy of various bonds.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of an image forming apparatus.
  • the image forming apparatus 100 includes an image forming unit 10 that forms an image on a recording medium (sheet) 16, and a fixing unit 11 that fixes the image formed on the recording medium 16 to the recording medium 16.
  • the power switch 40 is a start switch that starts the image forming apparatus 100.
  • the recording medium 16 is one on which a toner image is formed by the image forming apparatus 100, and includes, for example, paper such as plain paper, coated paper, postcards and envelopes.
  • the recording medium 16 may be an OHP sheet or a film.
  • the cassette 25 is a storage unit that stores the recording medium 16 used for image formation.
  • the recording medium 16 accommodated in the cassette 25 is fed to the image forming unit 10 by the feeding mechanism 2.
  • the feed mechanism 2 is a paper feed roller, for example, and feeds the recording medium 16 in the cassette 25 to the transport path 26.
  • the feed mechanism 2 is driven by drive means 52 (FIG. 10) of the feed mechanism 2.
  • the storage unit may have a plurality of cassettes or may have a tray shape (for example, a manual feed tray).
  • the recording medium 16 fed from the cassette 25 by the feeding mechanism 2 is supplied to the contact portion between the image holding member 1 and the transfer unit 4 through the transport path 26.
  • the recording medium 16 is conveyed to the fixing unit 11 through the conveyance path 27 after the image on the image holding member 1 is transferred by the transfer unit 4 at the contact portion between the image holding member 1 and the transfer unit 4.
  • the image forming unit 10 forms an image on the recording medium 16 using a liquid developer (developer) 15.
  • the liquid developer 15 is a developer including an ultraviolet curing agent (curing agent) that is cured by ultraviolet rays and a toner (coloring material), and details thereof will be described later.
  • the image forming unit 10 includes a roller-shaped image holding member 1 and a transfer unit 4.
  • An electrophotographic image forming unit (not shown) develops a latent image using a charging unit that charges the image holding member 1 to a uniform surface potential, an exposure unit that forms a latent image by exposure, and a liquid developer 15.
  • a developing unit that forms an image on the image holding member 1.
  • the image formed on the image holding member 1 is transferred onto a recording medium 16 supplied to a contact portion between the image holding member 1 and the transfer unit 4 by a transfer roller as the transfer unit 4. That is, an unfixed image is formed on the recording medium 16 by the image forming unit 10.
  • the image holding member 1 in this embodiment is an aluminum cylinder (photosensitive drum) having an organic photoreceptor surface layer thickness of 3 mm and an outer diameter of 84 mm, and has a long side width (length in a direction substantially orthogonal to the recording medium conveyance direction). ) Is 370 mm.
  • the image holding member 1 is rotationally driven in the direction of arrow R1 in FIG. 1 about a central support shaft by a drive motor (DC brushless motor) as a drive means (not shown) of the image holding member 1.
  • the image forming unit 10 has a configuration of an electrophotographic direct transfer method, but the image forming method on the recording medium 16 is not limited to this.
  • an intermediate transfer type configuration in which the image holding member 1 is an intermediate transfer belt may be employed.
  • the primary transfer roller primarily transfers an image formed on the photosensitive drum by the image forming means (not shown) using the liquid developer 15 to the intermediate transfer member.
  • the transfer means 4 transfers the image on the intermediate transfer member to the recording medium 16 as a secondary transfer roller.
  • the recording medium 16 on which the image is formed by the image forming unit 10 is conveyed to the fixing unit 11 through the conveyance path 27.
  • the fixing unit 11 includes an infrared irradiation device (infrared irradiation unit) 13, an ultraviolet irradiation device (ultraviolet irradiation unit) 12, and a belt conveyance unit 6.
  • the belt conveyance unit 6 includes an endless conveyance belt 14 provided with a large number of holes, and a driving roller 7 and a driven roller 8 that stretch the conveyance belt 14.
  • the belt conveyance unit 6 includes a drive motor 53 (FIG. 10) that rotates the conveyance belt 14 via the drive roller 7.
  • the conveyor belt 14 is rotated in the direction of the arrow R2 in the figure by the drive of the drive motor 53.
  • the belt conveyance unit 6 carries the recording medium 16 on which the image is formed by the image forming unit 10 on the conveyance belt 14 and performs recording so that the recording medium 16 passes under the infrared irradiation device 13 and the ultraviolet irradiation device 12.
  • the medium 16 is conveyed.
  • the conveyor belt 14 has a width of 350 mm and a circumferential length of 600 mm.
  • a suction fan (not shown) as a suction device that adsorbs the sheet conveyed by the conveyor belt 14 to the peripheral surface of the conveyor belt 14 through a number of holes formed in the conveyor belt 14. ) Is arranged. That is, the suction fan sucks air on the upper surface side of the conveyance belt 14 and adsorbs the conveyed sheet to the upper surface of the conveyance belt 14.
  • the temperature sensor 54 as a detection unit that measures the temperature of the conveyor belt 14 is a non-contact type thermometer.
  • the temperature sensor 54 directly detects the temperature of the transport belt 14, but the method for measuring the temperature of the transport belt 14 is not limited to this.
  • a temperature sensor for example, a thermistor
  • the CPU 50 control unit 50 (FIG.
  • the storage means built in the CPU 50 may hold in advance information on the temperature sensor output and the temperature of the conveyor belt 14 corresponding thereto.
  • one temperature sensor 54 is provided at the center in the width direction of the transport belt 14.
  • the width direction of the conveyor belt 14 is a direction orthogonal to the rotation direction of the conveyor belt 14 on the peripheral surface of the conveyor belt 14.
  • the infrared irradiation device 13 heats the liquid developer 15 by irradiating the image of the liquid developer 15 on the recording medium 16 (on the sheet) with infrared rays.
  • the ultraviolet irradiation device 12 fixes the image of the liquid developer 15 on the recording medium 16 (on the sheet) to the recording medium 16 by irradiating the recording medium 16 with ultraviolet rays.
  • the recording medium 16 fixed by the fixing unit 11 passes through the conveyance path 28 and is discharged outside the apparatus. (Liquid developer)
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a liquid developer that is cured with ultraviolet rays.
  • the liquid developer 15 includes an ultraviolet curing agent 21 and a toner 22.
  • the ultraviolet curing agent 21 includes at least a photopolymerization initiator and a monomer of the ultraviolet curing agent.
  • the toner 22 includes a resin 23 and a color material 24 which are toner base materials.
  • the photopolymerization initiator excited by ultraviolet rays generates an acid, and the generated acid and monomer start a polymerization reaction, and the ultraviolet curing agent 21 is cured.
  • the ultraviolet curing agent 21 of the liquid developer 15 used in this example is a cationic polymerizable monomer.
  • the cationic polymerizable monomer is a vinyl ether compound, such as dicyclopentadiene vinyl ether, cyclohexane dimethanol divinyl ether, tricyclodecane vinyl ether, trimethylolpropane trivinyl ether, 2-ethyl-1,3-hexanediol divinyl ether, 2,4- Diethyl-1,5-pentanediol divinyl ether, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol divinyl ether, neopentyl glycol divinyl ether, pentaerythritol tetravinyl ether and 1,2-decanediol divinyl ether are used. Is done.
  • the UV curing agent 21 (monomer) of the liquid developer 15 of this example is about 10% (wt%) of a monofunctional monomer (formula 1) having one vinyl ether group and a bifunctional monomer (formula) having two vinyl ether groups. 2) is mixed about 90%.
  • the photopolymerization initiator 0.1% of the one represented by the following (formula 3) is mixed.
  • a high-resistance liquid developer 15 can be obtained, unlike the case of using an ionic photoacid generator, while enabling good fixing. (UV irradiation device)
  • the ultraviolet irradiation device 12 uses an LED (Light Emitting Diode) that emits ultraviolet rays as a light source.
  • LED Light Emitting Diode
  • ultraviolet rays refer to light having a wavelength of 200 to 400 nm.
  • the most important thing in the reaction of ultraviolet curing is that the first law of photochemistry (Grotths-Drapper's law) “a photochemical change is caused only by absorbed light out of the amount of light projected”. That is, in ultraviolet curing, it is important to match the absorption wavelength of the photopolymerization initiator with the emission wavelength of ultraviolet rays.
  • the wavelength of the LED for example, there is an LED light source having a peak (peak of a spectral distribution of radiant energy density) at 365 ⁇ 5 nm, 385 ⁇ 5 nm, or the like. Accordingly, it is preferable that absorption of a photopolymerization initiator or a sensitizer that induces an excited state of the photopolymerization initiator in these wavelength regions.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of the arrangement of LEDs of the ultraviolet irradiation device.
  • the LED 31 that emits ultraviolet rays is disposed so as to face the area of the conveyance belt 14 that contacts the recording medium 16 to be conveyed, and emits ultraviolet rays to the recording medium 16 on the conveyance belt 14.
  • the ultraviolet irradiation device 12 includes a plurality of LEDs 31 so as to irradiate the entire area of the image of the recording medium 16 in the width direction (direction perpendicular to the transport direction).
  • the LEDs that emit ultraviolet rays may be arranged in a line in the long-side direction perpendicular to the transport direction, or a plurality of LEDs 31 as shown in FIG. 3 may be arranged in the transport direction.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the illuminance distribution of the ultraviolet irradiation device with respect to the position in the conveyance direction of the recording medium.
  • the ultraviolet irradiating device 12 will be described with an example in which the peak (the peak of the spectral distribution of radiant energy density) has a wavelength range of 385 ⁇ 5 nm and the peak value is 1.8 W / cm 2 .
  • FIG. 4 is a graph in which the illuminance sensor is installed at different positions in the conveyance direction of the recording medium 16 with the position directly below the LED 31 being 0 (mm), and the illuminance by the ultraviolet irradiation device 12 is measured. That is, FIG.
  • the illuminance that gives the maximum illuminance when viewed from the position distribution in the transport direction on the surface of the irradiated object is called peak illuminance.
  • the illuminance at the position directly below the LED 31 is the peak illuminance.
  • the half width of “illuminance (mW / cm 2 )” is about 20 mm.
  • the unit [a. u. ] Indicates an arbitrary unit.
  • the irradiation energy received per unit area is the total amount of photons reaching the surface (“integrated light quantity (mJ / cm 2 )”). That is, the integrated light quantity is the product of the integrated illuminance (mW / cm 2 ) of each wavelength of the ultraviolet irradiation device 12 and the irradiation time (s) ((mW ⁇ s) / cm 2 ).
  • the irradiation time of the ultraviolet rays to the recording medium 16 becomes shorter as the conveying speed is higher. That is, when the conveyance speed is increased and the irradiation time is shortened, the “integrated light amount (mJ / cm 2 )” irradiated to the liquid developer 15 on the recording medium 16 by the ultraviolet irradiation device 12 is decreased.
  • FIG. 5 is a diagram showing an integrated light amount (mJ / cm 2 ) of ultraviolet rays necessary for curing with respect to the surface temperature of the liquid developer.
  • an integrated light amount (mJ / cm 2 ) of ultraviolet rays necessary for curing with respect to the surface temperature of the liquid developer.
  • the infrared irradiation device 13 irradiates the recording medium 16 on the conveyor belt 14 with infrared rays.
  • the purpose of the infrared irradiation device 13 is to raise the temperature of the liquid developer 15 when the liquid developer 15 on the recording medium 16 is irradiated with ultraviolet rays. This is because, as described above, by increasing the temperature of the liquid developer 15, it is possible to suppress the irradiation energy of ultraviolet rays necessary for curing the liquid developer 15.
  • the infrared irradiation device 13 applies the liquid developer 15 so that fixing failure does not occur even when the integrated light amount irradiated to the liquid developer 15 by the ultraviolet irradiation device 12 is 100 (mJ / cm 2 ). Heat.
  • the infrared irradiation device 13 heats the liquid developer 15 so that the surface temperature of the liquid developer 15 at the ultraviolet irradiation position becomes 40 ° C. or higher.
  • These values are merely examples, and the present invention is not limited to these values. Accordingly, it is possible to provide an image forming apparatus capable of suppressing the illuminance of ultraviolet rays to be irradiated to the developer.
  • the infrared irradiation device 13 is provided at a position where the recording medium 16 is heated upstream in the conveyance direction of the recording medium 16 from the ultraviolet irradiation position where the ultraviolet irradiation device 12 irradiates the ultraviolet rays. It is more preferable to provide the recording medium 16 immediately before the ultraviolet irradiation position at a heating position.
  • the ultraviolet irradiation position refers to a position where the maximum illuminance (peak illuminance) is obtained by the ultraviolet irradiation device 12 when viewed in the position distribution in the conveyance direction of the recording medium 16.
  • the infrared irradiation position refers to a position that is the center of a region having an illuminance of 90% or more of the peak illuminance of the infrared irradiation device 13 when viewed in the position distribution in the conveyance direction of the recording medium 16.
  • the infrared irradiation device 13 includes an infrared heater 17 that radiates electromagnetic waves (infrared rays) having a wavelength in the far infrared region (1000 nm to 15000 nm), and a reflector 18 made of a metal having high reflectance in the infrared region.
  • the infrared heater 17 is a light source for the infrared irradiation device 13 to irradiate infrared rays.
  • the reflector 18 reflects the infrared rays emitted from the infrared heater 17 toward the transport belt 14. Thereby, the infrared irradiation device 13 irradiates the recording medium 16 being conveyed by the conveyance belt 14 with infrared rays.
  • the liquid developer 15 can be efficiently heated by infrared irradiation.
  • C—H bonds absorb about 3.0 ⁇ m and C ⁇ O bonds absorb about 5.9 ⁇ m of infrared light.
  • the infrared absorption wavelength of the ultraviolet curing agent 21 is distributed over a range of approximately 3 ⁇ m to 12 ⁇ m. Therefore, it is more preferable that the wavelength of the main infrared rays irradiated by the infrared irradiation device 13 is 3 ⁇ m to 12 ⁇ m.
  • the infrared heater 17 for example, a quartz tube heater or a ceramic heater can irradiate infrared rays having a wavelength included in this region. (Conveyor belt temperature)
  • the surface temperature of the liquid developer 15 at the ultraviolet irradiation position is also affected by the temperature of the conveyor belt 14.
  • the temperature of the conveyance belt 14 is low, even if the liquid developer 15 is heated by the infrared irradiation device 13, the heat of the recording medium 16 is taken away by the conveyance belt 14, and as a result, the liquid developer 15 at the ultraviolet irradiation position. Insufficient temperature may lead to a decrease in fixability.
  • the temperature of the transport belt 14 is high, in addition to the infrared irradiation of the liquid developer 15 by the infrared irradiation device 13, the effect of indirectly heating the liquid developer 15 via the recording medium 16 can be expected.
  • the recording medium 16 carrying the liquid developer 15 at 27 ° C. is conveyed by the conveyance belt 14 at 30 ° C. so as to pass through an infrared irradiation position irradiated with infrared rays with an input power of 500 W, ultraviolet irradiation is performed.
  • the liquid developer 15 at the position is 33 ° C.
  • the recording medium 16 carrying the liquid developer 15 at 27 ° C. is transported by the transport belt 14 at 60 ° C. so as to pass through the infrared irradiation position where the infrared light is irradiated with the input power of 500 W.
  • the temperature of the liquid developer 15 at the ultraviolet irradiation position is 40 ° C. Note that these temperature and output values are merely examples, and the present invention is not limited thereto.
  • the temperature of the conveyor belt 14 is controlled so that the conveyor belt 14 is in a predetermined temperature range in advance.
  • the value of the target temperature range of the conveyor belt 14 may be set as appropriate according to the configuration.
  • the conveyor belt 14 is heated so that the conveyor belt 14 is in a predetermined temperature range (for example, around 60 ° C.) by irradiating infrared rays with the infrared irradiation device 13. To do.
  • a predetermined temperature range for example, around 60 ° C.
  • the effect of warming the liquid developer 15 can be obtained.
  • the value of the target temperature range of the transport belt 14 is slightly lower than the surface temperature of the liquid developer 15 at the ultraviolet irradiation position, compared to the case where the transport belt 14 is not heated before the fixing process is started.
  • it may be set as appropriate within the temperature range that has the effect of increasing.
  • the image forming apparatus 100 maintains the conveyance belt 14 in a predetermined temperature range (for example, 35 to 45 ° C.) when the infrared irradiation device 13 emits infrared rays in the standby state. To do. This shortens the time from when the print execution command signal is input to the CPU 50 until the start of printing.
  • the value of the target temperature range of the conveyance belt 14 in the standby state is an example, and is not limited to this.
  • the temperature may be 45 to 55 ° C.
  • the temperature of the conveyor belt 14 be maintained within a predetermined temperature range (for example, around 60 ° C.) even during continuous image formation. (Conveyor belt)
  • the conveyor belt 14 contains carbon black.
  • FIG. 6 is a diagram showing the wavelength distribution of the illuminance of the UV-LED and the absorbance of the conveyor belt.
  • the center wavelength of the UV-LED is 385 nm, which is the same as the center wavelength of the light source of the ultraviolet irradiation device 12 of this embodiment.
  • the conveyor belt 14 of this embodiment is a belt whose main component is EPDM (ethylene / propylene / diene rubber) and contains carbon black, a vulcanizing agent, a deterioration preventing agent and the like as subcomponents.
  • the volume resistivity is 1E + 7 ( ⁇ ⁇ cm).
  • the main component EPDM may be nitrile rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), urethane rubber, or fluorine rubber.
  • the absorbance at a wavelength in the ultraviolet region of the conveyor belt having a carbon black content of 0% is about 30%, depending on the surface shape. As the carbon black content increases, the absorbance of the conveyor belt increases.
  • the absorbance of the conveyance belt 14 of this embodiment is 90% or more as shown in FIG.
  • the conveyance belt 14 of the present embodiment containing carbon black absorbs more ultraviolet rays, it is more efficiently heated by irradiation of ultraviolet rays than the conveyance belt not containing carbon black.
  • the transport belt 14 may include a solid material (carbon material) made of carbon atoms such as activated carbon, nanocarbon, graphite, or the like, instead of carbon black or in addition to carbon black. That is, the conveyor belt 14 contains a carbon material selected from the group consisting of carbon black, activated carbon, nanocarbon, and graphite.
  • carbon material made of carbon atoms such as activated carbon, nanocarbon, graphite, or the like, instead of carbon black or in addition to carbon black. That is, the conveyor belt 14 contains a carbon material selected from the group consisting of carbon black, activated carbon, nanocarbon, and graphite.
  • the volume resistivity of the conveyor belt 14 is desirably less than 10 10 ( ⁇ ⁇ cm). This is because if the volume resistivity is 10 10 ( ⁇ ⁇ cm) or more, the conveyance belt 14 is easily charged, which may lead to poor separation of the recording medium 16.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the number of contained parts of carbon black and the volume resistivity.
  • the volume resistivity decreases.
  • the amount of carbon black contained in the transport belt 14 with respect to 100 parts by mass of EPDM is preferably larger than 30 parts by mass. Further, if the distribution state of the carbon black is localized, there is a possibility that the belt strength may be lowered.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the irradiation time of ultraviolet rays and the temperature of the conveyor belt.
  • the conveyance belt 14 is used.
  • the temperature at the ultraviolet irradiation position increases from 23 ° C. to 27 ° C.
  • FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the infrared irradiation time and the temperature of the conveyor belt.
  • the ultraviolet irradiation device 12 does not irradiate the conveyor belt 14 rotating at a speed of 100 (mm / s) and the infrared irradiation device 13 irradiates infrared rays with an input power of 500 W for 60 seconds as in FIG.
  • the temperature of the conveyor belt 14 at the irradiation position increases from 23 ° C. to 40 ° C.
  • infrared irradiation is larger than ultraviolet irradiation, but ultraviolet irradiation by the ultraviolet irradiation device 12 also has an effect of increasing the temperature.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a configuration related to control.
  • the image forming apparatus 100 has an operation panel 51.
  • the operation panel 51 includes a display panel as a display unit (display unit) that displays information in accordance with an instruction of a CPU (Central Processing Unit) 50 as a control unit (controller), and an input unit (input) for an operator to input an instruction. Operation buttons.
  • the operation panel 51 displays a menu for performing the state of the apparatus main body and various adjustments.
  • the CPU 50 functions as a control unit (controller) that comprehensively controls the operation of the image forming apparatus 100.
  • the CPU 50 controls various devices that are electrically connected to the CPU 50 in accordance with programs and data stored in a built-in storage unit (such as an electronic memory).
  • a built-in storage unit such as an electronic memory
  • the CPU 50 is connected to the driving unit 52 of the feeding mechanism and the driving motor 53 of the transport belt 14 and controls the driving and stopping of each driving unit.
  • the CPU 50 is connected to the image forming unit 10 and controls an image forming operation by the image forming unit 10. Further, the CPU 50 is connected to the temperature sensor 54 and acquires a measurement value.
  • CPU (control part) 50 is electrically connected with the ultraviolet irradiation device 12 and the infrared irradiation device 13, and controls these ON, OFF, and an output. As will be described later, in this embodiment, the CPU 50 controls the operation of the infrared irradiation device 13 in accordance with the output of the temperature sensor 54.
  • an example is a configuration in which one CPU realizes a plurality of functions (for example, control of the drive motor 53, control of the infrared irradiation device 13, etc.). It is good also as a structure which provides CPU and a control circuit.
  • a control circuit that controls the drive motor 53 and a control circuit that controls the infrared irradiation device 13 based on the output of the temperature sensor 54 may be provided, and the CPU 50 may be configured to operate according to a program. .
  • the storage means is not limited to the configuration built in the CPU 50, and a memory that is separate from the CPU 50 and electrically connected to the CPU 50 is provided in the image forming apparatus 100, and the memory stores programs and data. It is good also as a structure which functions as a means.
  • FIG. 11 is a timing chart regarding control. An example of the operation of the fixing unit 11 and the image forming operation in this embodiment will be described with reference to FIG.
  • IR in FIG. 11 refers to the infrared rays irradiated by the infrared irradiation device 13
  • UV refers to the ultraviolet rays irradiated by the ultraviolet irradiation device 12.
  • the operation of the fixing unit 11 and the image forming apparatus 100 indicated by the timing chart is stored in a built-in storage unit by the CPU 50 functioning as an execution unit (control unit). This is done by executing a control program.
  • the start-up period refers to a period from when the power switch 40 is turned on until the image forming apparatus 100 is ready to start an image forming operation.
  • the image forming apparatus 100 performs a preparatory operation (start-up operation) for allowing the image forming process to start.
  • start-up operation an operation other than the heating of the conveyor belt 14 (for example, a preparation operation of the image forming unit 10) may be executed in parallel with the heating of the conveyor belt 14 described below.
  • the CPU 50 When the power switch 40 is turned on, the CPU 50 is activated and starts up the image forming apparatus 100. First, the CPU 50 transmits a drive start signal to the drive motor 53 of the conveyor belt 14 to rotate the drive motor 53. As a result, the conveyor belt 14 rotates.
  • a configuration in which the infrared heater 17 is turned on after the conveyor belt 14 starts rotating is more preferable. This is because if the infrared irradiation device 13 continues to irradiate the stationary conveyance belt 14 with infrared rays, the conveyance belt 14 is locally heated, and temperature unevenness may occur in the entire conveyance belt 14.
  • the conveyor belt 14 continues to rotate in order to irradiate the entire conveyor belt 14 with infrared rays.
  • the infrared irradiation device 13 heats the conveyance belt 14.
  • the CPU 50 does not perform the ultraviolet irradiation by the ultraviolet irradiation device 12 until the temperature of the conveyor belt 14 reaches the rising temperature after the infrared heater 17 is turned on (UV off). This is because, as described above, infrared irradiation has a greater effect of warming the conveyor belt 14 than ultraviolet irradiation.
  • the ultraviolet irradiation device 12 is lit with ultraviolet light instantaneously during the start-up period (about 3 seconds at the longest). There may be.
  • the CPU 50 detects that the temperature of the conveyor belt 14 has reached the target temperature based on the output of the temperature sensor 54. When the conveying belt 14 reaches the rising temperature, the starting operation of the fixing unit 11 is completed.
  • the image forming apparatus 100 If the image forming apparatus 100 receives an execution command (for example, a print reservation) before the start-up operation is completed, the image forming apparatus 100 executes the execution command without shifting to a standby state to be described later when the start-up operation is completed. The image forming operation corresponding to is started. On the other hand, when the image forming apparatus 100 has not received an execution command before the start-up operation is completed, the image forming apparatus 100 shifts to a standby state upon completion of the start-up operation.
  • the standby state refers to a state where the image forming apparatus 100 can start an image forming operation and is waiting for an execution command. A period in which the image forming apparatus 100 is in a standby state is referred to as a standby period.
  • the CPU 50 displays information indicating the standby state on the operation panel 51 (for example, “Can copy”, “Can print”, “Start-up completed”, etc.). The operator is informed that it is in the standby state.
  • the image forming apparatus 100 shifts to a standby state.
  • the time from when the infrared heater 17 is turned on until the temperature of the conveyor belt 14 reaches the rising temperature is about 10 minutes. If the start-up operation other than the fixing unit 11 (for example, the preparation operation of the image forming unit 10) is not completed even when the conveyance belt 14 reaches the target temperature, the CPU 50 does not include the fixing unit 11. After waiting for the start-up operation to be completed, the state shifts to the standby state.
  • the execution command from the operator is input from the operator via the operation panel 51.
  • the image forming apparatus 100 may be configured to be connectable to an external computer via a network, and the CPU 50 may be configured to receive a print execution command via the network.
  • the CPU 50 outputs the infrared heater 17 so that the conveyor belt 14 maintains a predetermined temperature range (between 35 ° C. and 45 ° C. in the present example, hereinafter referred to as standby temperature) during the standby period.
  • a predetermined temperature range between 35 ° C. and 45 ° C. in the present example, hereinafter referred to as standby temperature
  • the upper limit target temperature is 45 ° C.
  • the lower limit target temperature is 35 ° C. That is, the CPU 50 stores heat in the transport belt 14.
  • the image forming apparatus 100 maintains the conveying belt 14 in a predetermined temperature range by the infrared irradiation device 13 during the standby period. .
  • the CPU 50 sets the temperature of the conveyor belt 14, which is the startup temperature (60 ° C. in this example), to the upper limit target temperature (45 ° C. in this example) or less by the startup operation of the fixing unit 11. Aim for it.
  • the infrared irradiation device 13 irradiates the entire region through which the recording medium 16 can pass in the width direction of the conveyance belt 14 while rotating the conveyance belt 14, the entire conveyance belt 14 is heated.
  • the The CPU 50 determines that the entire conveyor belt 14 has reached the target temperature in response to the temperature sensor 54 provided at the center in the width direction of the conveyor belt 14 reaching the target temperature. The same applies to the startup temperature and the printing temperature.
  • the target temperature may be set to a value that takes into account temperature unevenness in the width direction and the circumferential direction of the conveyor belt 14. For example, when the entire conveying belt 14 is desired to be 35 ° C. or higher, the CPU 50 has reached the target temperature (35 ° C.) in response to the temperature detected by the temperature sensor 54 reaching 37 ° C. Is determined.
  • the CPU 50 determines that the conveyor belt 14 has reached the target temperature when one temperature sensor 54 detects the target temperature.
  • the following configuration may be used. For example, as a configuration in which a plurality of temperature sensors 54 are provided in the width direction of the conveyor belt 14 and all the temperature sensors 54 detect the target temperature, the CPU 50 determines that the entire conveyor belt 14 is at the target temperature. Also good. Further, for example, the CPU 50 may determine that the entire conveyor belt 14 is at the target temperature based on the fact that the temperature sensor 54 detects the target temperature over a period of one rotation of the conveyor belt 14. . The same applies to the startup temperature and the printing temperature.
  • the temperature sensor 54 detects the temperature of the conveyor belt 14 at sufficiently short intervals, and outputs the temperature of the conveyor belt 14 to the CPU 50.
  • the infrared irradiation device 13 is continuously turned on while continuing to rotate the conveyor belt 14 over the standby period. However, during the standby period, a temporary suspension period is provided. Also good.
  • the stop period is a period during which the rotation of the conveyor belt 14 is stopped and the infrared irradiation device 13 is turned off.
  • temporary means that it is within a range where an effect of shortening the time from when a print execution command signal is input to the CPU 50 until printing is started can be obtained.
  • the image forming apparatus 100 performs the temporary stop period in addition to the period in which the infrared irradiation device 13 is kept on while the conveyor belt 14 continues to rotate during the standby period. Have.
  • the CPU 50 is configured to control the temperature of the transport belt 14 without turning off the infrared irradiation device 13 (infrared output is 0) during the standby period. Not exclusively.
  • the CPU 50 may control the temperature of the conveyor belt 14 by repeatedly turning on (turning on) / off (extinguishing) the infrared irradiation device 13. Also in this case, the CPU 50 controls the output of the infrared irradiation device 13.
  • the standby temperature is lower than the startup temperature, but the standby temperature may be the same as the startup temperature.
  • the power consumption in the standby state can be suppressed by setting the standby temperature to a temperature lower than the startup temperature as in this embodiment.
  • the conveyor belt 14 continues to rotate in order to maintain the entire conveyor belt 14 at the standby temperature. If the infrared irradiation device 13 continues to irradiate the stationary conveying belt 14 with infrared rays, the conveying belt 14 may be locally heated. As described above, since the conveyance belt 14 continues to rotate in the standby state, it is possible to suppress the possibility of temperature unevenness in the entire conveyance belt 14. The rotation speed of the conveyor belt 14 in the standby state may be slower than the rotation speed during printing. The risk that the life of the conveyor belt 14 may be reduced by rubbing with a member in contact with the conveyor belt 14 can be suppressed. In addition, the rotation of the conveyor belt 14 may be intermittent. For example, the conveyor belt 14 may be stopped for 2 to 3 seconds within 1 minute.
  • the infrared irradiation device 13 heats the conveyor belt 14.
  • the CPU 50 does not irradiate the ultraviolet irradiation device 12 with ultraviolet rays (UV off). This is because, as described above, infrared irradiation has a greater effect of warming the conveyor belt 14 than ultraviolet irradiation.
  • power consumption during the standby period can be suppressed.
  • the CPU 50 If the start-up operation other than the fixing unit 11 is not completed even when the transport belt 14 reaches the start-up temperature, the CPU 50 notifies the transport belt before informing the information indicating that it is in the standby state.
  • the 14 target temperatures may be switched to the standby temperature. Even in this case, in the standby state, the CPU 50 controls the output of the infrared heater 17 so that the conveyor belt 14 maintains the standby temperature.
  • a standby state when a print execution command is input to the CPU 50, the image forming apparatus 100 executes an image forming operation corresponding to the execution command.
  • the image forming apparatus 100 shifts to the standby state again and can execute the next execution in a state where the image forming operation can be started. Wait for the instruction.
  • a period from when a print execution command is input to the CPU 50 until the image forming unit 10 starts to form an image on the photosensitive drum is referred to as a preprint period.
  • the conveyance path 28 includes a passage sensor (not shown) that detects the passage of the recording medium 16 immediately after a pair of discharge rollers (not shown) that discharges the recording medium 16 to the outside of the apparatus.
  • the CPU 50 detects that the last recording medium 16 has been ejected based on the output of this sensor.
  • the method for detecting the timing at which the recording medium 16 is discharged is not limited to this, and the CPU 50 predicts the timing at which the recording medium 16 is discharged from the output and the conveyance speed of a passage sensor provided further upstream in the conveyance path. It is good also as composition to do. If an adjustment operation such as image quality adjustment is performed after the end of continuous printing, the image forming apparatus 100 may wait for the adjustment operation to end before shifting to the standby state.
  • the image forming operation corresponding to the execution command is 100 continuous prints, and the transition to the standby state is made after 100 continuous prints are completed.
  • the continuous printing is to continuously perform image forming operations on a plurality of (at least two, 100 in this example) recording media 16 of the same type and size.
  • the CPU 50 switches the power supply potential of the infrared irradiation device 13 to the lighting power supply potential, and the temperature of the conveyor belt 14 is a target temperature (in this example, 60 ° C., hereinafter referred to as the print temperature).
  • the print temperature a target temperature (in this example, 60 ° C., hereinafter referred to as the print temperature).
  • the conveyor belt 14 is heated until it becomes. Further, the conveyor belt 14 continues to rotate. Further, the CPU 50 causes the ultraviolet irradiation device 12 to emit ultraviolet rays (UV on).
  • the fixing unit 11 is ready to start the fixing process when the conveying belt 14 reaches the printing temperature.
  • the CPU 50 controls the operations of the image forming unit 10 and the driving mechanism 52 of the feeding mechanism so that the conveyance belt 14 starts conveying the recording medium 16 after the fixing process can be started.
  • the image forming unit 10 starts to form an image on the photosensitive drum in response to the conveyance belt 14 reaching the printing temperature.
  • the CPU 50 continuously conveys the recording medium 16 to the conveying belt 14 after the conveying belt 14 starts conveying the first recording medium 16 for continuous printing, and executes the fixing process.
  • the image forming apparatus 100 warms the conveyance belt 14 so as to maintain a predetermined temperature before the recording medium 16 is conveyed, the conveyance is performed even when continuous printing is performed.
  • the temperature of the belt 14 can be stabilized. Therefore, the fixing property can be stabilized even when continuous printing is performed. Further, as described above, by maintaining the conveyor belt 14 at the standby temperature in the standby state, it is possible to shorten the time from when the print execution command signal is input to the CPU 50 until the start of printing.
  • the CPU 50 When executing continuous printing, the CPU 50 continues to irradiate the infrared irradiation device 13 with infrared rays not only when the recording medium 16 passes through the infrared irradiation position but also between sheets. In other words, the CPU 50 waits until the 100th recording medium 16 (the last of the continuous printing) passes through the infrared irradiation position after the conveying belt 14 starts conveying the first recording medium 16 in continuous printing. The infrared irradiation device 13 is not turned off.
  • the leading end of the succeeding recording medium 16 (for example, the second sheet) reaches the infrared irradiation position after the trailing end of the preceding recording medium 16 (for example, the first sheet) passes through the infrared irradiation position.
  • the conveyor belt 14 is heated.
  • the conveyor belt 14 continues to rotate.
  • the heat of the transport belt 14 is taken away by the recording medium 16, and the temperature of the transport belt 14 may decrease as a whole. It can suppress that the temperature of the conveyance belt 14 falls entirely, when the infrared irradiation apparatus 13 irradiates infrared rays also between paper.
  • the CPU 50 controls the output of the infrared heater 17 so that the conveyor belt 14 maintains the standby temperature in order to shift to the standby state.
  • the target temperature of the conveying belt 14 is changed from the printing temperature to the standby temperature at the timing when the 100th recording medium 16 (the last of continuous printing) is discharged out of the apparatus.
  • the CPU 50 changes the target temperature of the conveyance belt 14 from the printing temperature to the standby temperature in response to the 100th recording medium 16 (the last of continuous printing) having passed through the infrared irradiation position, and the infrared heater 17 The output may be controlled.
  • the CPU 50 changes the target temperature of the transport belt 14 from the print temperature to the standby temperature in response to the 100th recording medium 16 (the last of continuous printing) having passed through the transport belt 14, and the infrared heater A configuration for controlling the output of 17 may be adopted. Even in these cases, in the standby state after continuous printing, the CPU 50 controls the output of the infrared heater 17 so that the conveyance belt 14 is at the standby temperature.
  • the image forming apparatus 100 shifts to a standby state after the adjustment operation is completed.
  • the CPU 50 may control the output of the infrared heater 17 so that the conveyance belt 14 becomes the standby temperature after the adjustment operation of the fixing unit 11 is finished. Even in this case, in the standby state after continuous printing, the CPU 50 controls the output of the infrared heater 17 so that the conveyance belt 14 maintains the standby temperature.
  • the CPU 50 continues to irradiate the ultraviolet irradiation device 12 with ultraviolet rays not only when the recording medium 16 passes through the ultraviolet irradiation position but also between the sheets. That is, the CPU 50 waits until the 100th recording medium 16 (the last of the continuous printing) finishes passing through the ultraviolet irradiation position after the conveying belt 14 starts conveying the first recording medium 16 in continuous printing.
  • the ultraviolet irradiation device 12 is not turned off. In the ultraviolet irradiation device 12, the leading end of the succeeding recording medium 16 (for example, the second sheet) reaches the ultraviolet irradiation position after the trailing end of the preceding recording medium 16 (for example, the first sheet) passes through the ultraviolet irradiation position.
  • the conveyor belt 14 is heated.
  • the heat of the transport belt 14 is taken away by the recording medium 16, and the temperature of the transport belt 14 may decrease as a whole.
  • the ultraviolet irradiation also has the heating effect of the conveying belt 14. It is possible to suppress the overall temperature of the conveyor belt 14 from being lowered by the ultraviolet irradiation device 12 irradiating ultraviolet rays even between the sheets.
  • the CPU 50 turns off the ultraviolet irradiation device 12 after the 100th recording medium 16 (the last of continuous printing) has passed through the ultraviolet irradiation position.
  • the time when the CPU 50 turns off the ultraviolet irradiation device 12 is the time when the 100th recording medium 16 (the last of continuous printing) has passed through the ultraviolet irradiation position, but this is not limitative.
  • the timing when the CPU 50 turns off the ultraviolet irradiating device 12 may be when the 100th recording medium 16 (the last of continuous printing) has passed through the conveying belt 14. Further, the recording medium 16 of the 100th sheet (at the end of continuous printing) may be discharged outside the apparatus.
  • the CPU 50 does not irradiate the ultraviolet irradiation device 12 with ultraviolet rays (UV off).
  • the ultraviolet irradiation device 12 and the infrared irradiation device 13 are kept on during continuous printing, this is not the case when an abnormality occurs.
  • continuous printing may be interrupted when a jam occurs or the temperature rises abnormally, and the ultraviolet irradiation device 12 and the infrared irradiation device 13 may be turned off.
  • the CPU 50 detects the timing at which the recording medium 16 passes through the infrared irradiation position based on the output of the sensor provided in the belt conveyance unit 6.
  • the belt conveyance unit 6 includes a sensor (not shown, for example, an optical sensor) that detects the passage of the recording medium 16 immediately downstream of the infrared irradiation position.
  • the CPU 50 detects the passage of the last recording medium 16 based on the output of this sensor. Note that the method of detecting the timing at which the recording medium 16 is irradiated with infrared rays is not limited to this.
  • the CPU 50 may predict the timing at which the recording medium 16 passes through the infrared irradiation position (or the timing at which the recording medium 16 has passed) from the output of the sensor provided upstream (or downstream) of the transport path and the transport speed. good. The same applies to the detection method of the timing when the recording medium 16 passes the ultraviolet irradiation position.
  • the value of the target temperature (starting temperature, standby temperature, print temperature) shown in the present embodiment is an example, and the value of the target temperature is not limited to this.
  • These set temperatures are stored in advance in a storage means built in the CPU 50.
  • the image forming apparatus 100 includes a temperature sensor 54, and the CPU 50 controls the temperature of the transport belt 14 based on the output of the temperature sensor 54 during the start-up period and the standby period.
  • the CPU 50 performs predictive control without using the output of the temperature sensor 54 as a trigger.
  • the CPU 50 controls the output of the infrared irradiation device 13 based on the irradiation time stored in the storage means built in the CPU 50.
  • the storage means stores in advance data of the irradiation time of infrared rays by the infrared irradiation device 13 corresponding to the temperature change of the conveyor belt 14 as shown in FIG.
  • the CPU 50 heats the conveyance belt 14 and starts up the fixing unit 11.
  • the conveyance belt 14 is configured as one belt that conveys the recording medium 16 so as to pass through both the infrared irradiation position and the ultraviolet irradiation position, but may be two conveyance belts. Specifically, a conveyance belt A for passing the infrared irradiation position through the recording medium 16 and a conveyance belt B for passing the ultraviolet irradiation position through the recording medium 16 are provided.
  • the conveyor belt A is maintained at a target temperature by the infrared irradiation device 13 as in the conveyor belts 14 of the first and second embodiments.
  • the standby temperature is maintained by the infrared irradiation device 13.
  • the material of the conveyor belt 14 is different from those in the first to third embodiments. Since other points are the same as those in the first to third embodiments, description thereof is omitted.
  • the main component of the conveyor belt in this embodiment is fluororubber. Further, the transport belt contains graphite instead of carbon black. In this embodiment, it is possible to suppress deterioration of the conveyor belt due to ultraviolet rays by including fluoride in the conveyor belt. The reason will be described below.
  • FIG. 12 is a graph showing wavelengths corresponding to dissociation energy of various bonds. Since the dissociation energy of the C—C bond of the organic material is 340 nm, the probability that the C—C bond is dissociated is low with light having a wavelength of 365 nm to 405 nm. However, when the organic material is exposed to light of 365 nm to 405 nm, the surface of the organic material is oxidized and a C—O bond is generated. Such bonds are dissociated at a longer wavelength (370 nm) than C-C as shown in FIG. 12, and therefore, when irradiated with light having a wavelength of 365 nm to 405 nm, the bonds are dissociated and trigger the decomposition reaction of organic matter. Become.
  • the wavelength of energy at which the C—C bond is dissociated is shifted to a short wavelength by changing the organic substance to fluoride. This is the same tendency with the C—O bond containing fluorine. Therefore, as in this embodiment, since the main component of the transport belt is fluororubber, the organic substance is extremely difficult to be decomposed even when irradiated with light having a wavelength of 365 nm to 405 nm.
  • a material obtained by adding 30 parts by mass of graphite to 100 parts by mass of polyvinylidene fluoride resin can be used.
  • this value is an example, Comprising: It is not limited to this.
  • the volume resistivity of the conveyor belt 14 is desirably less than 10 10 ( ⁇ ⁇ cm) as in the first embodiment.
  • an image forming apparatus capable of suppressing the irradiation energy of ultraviolet rays necessary for curing the developer.

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Abstract

トナーと紫外線により硬化する硬化剤とを含む現像剤15を用いて、シート16に画像を形成する画像形成部10と、画像形成部10により画像が形成されたシートを搬送する搬送ベルト14と、搬送ベルト14により搬送されているシート16上の画像に赤外線を照射する赤外線照射部13と、赤外線照射部13により赤外線が照射されたシート上の画像に紫外線を照射する紫外線照射部12と、搬送ベルト14と赤外線照射部13の動作を制御するコントローラ50と、を有する。コントローラ50は、画像形成動作を開始可能な状態で画像形成動作の実行命令を待つスタンバイ状態において、搬送ベルト14を回転させながら赤外線照射部13により搬送ベルト14に対し赤外線を照射させる。

Description

画像形成装置
 本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。
 従来、電子写真方式の画像形成装置において、液体現像剤を用いる構成が知られている。
 特開2015−127812には、紫外線硬化型の液体現像剤を用いる画像形成装置の構成が開示されており、記録媒体に転写された液体現像剤に紫外線を照射することにより、画像を記録媒体に定着する構成が開示されている。
 より生産性の高い画像形成装置では、より短時間に液体現像剤をシート上に定着させることが求められる。しかしながら、特開2015−127812のように、画像形成後、紫外線照射装置による紫外線照射のみで液体現像剤をシートに定着させる構成では、紫外線照射装置が液体現像剤に与える紫外線の照射エネルギーが不足し、液体現像剤の硬化が不十分になる恐れがあった。
 そこで、本発明は、現像剤の硬化に必要な紫外線の照射エネルギーを抑制可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
 本発明の一態様によれば、トナーと紫外線により硬化する硬化剤とを含む現像剤を用いて、シートに画像を形成する画像形成部と; 前記画像形成部により画像が形成されたシートを搬送する搬送ベルトと; 前記搬送ベルトにより搬送されているシート上の画像に赤外線を照射する赤外線照射部と; 前記赤外線照射部により赤外線が照射されたシート上の画像に紫外線を照射する紫外線照射部と;前記搬送ベルトと前記赤外線照射部の動作を制御するコントローラと;を有し、前記コントローラは、画像形成動作を開始可能な状態で画像形成動作の実行命令を待つスタンバイ状態において、前記搬送ベルトを回転させながら前記赤外線照射部により前記搬送ベルトに対し赤外線を照射させる画像形成装置が提供される。
 図1は画像形成装置の構成の一例を示す図である。
 図2は紫外線で硬化させる液体現像剤の断面図である。
 図3は紫外線照射装置のLEDの配列の一例を示す図である。
 図4は記録媒体の搬送方向の位置に対する紫外線照射装置の照度分布を示す図である。
 図5は液体現像剤の表面温度に対する硬化に必要な紫外線の積算光量(mJ/cm)を示す図である。
 図6はUV−LEDの照度と搬送ベルトの吸光度の波長分布を示す図である。
 図7はカーボンブラックの含有部数と体積抵抗率の関係を示す図である。
 図8は紫外線の照射時間と搬送ベルトの温度の関係を示す図である。
 図9は赤外線の照射時間と搬送ベルトの温度の関係を示す図である。
 図10は制御に関する構成の一例を示すブロック図である。
 図11は制御に関するタイミングチャートである。
 図12は各種結合の解離エネルギー相当波長を示す図である。
 以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明を実施形態に記載されたものだけに限定するものではない。
(画像形成装置)
 図1は、画像形成装置の構成の一例を示す図である。
 画像形成装置100は、記録媒体(シート)16上に画像を形成する画像形成部10と、記録媒体16上に形成された画像を記録媒体16に定着する定着部11を備える。電源スイッチ40は、画像形成装置100を起動する起動スイッチである。
 ここで、記録媒体16は、画像形成装置100によってトナー像が形成されるものであり、例えば、普通紙、コート紙、はがきや封筒などの用紙を含む。また、例えば、記録媒体16は、OHPシートやフィルムであってもよい。
 カセット25は、画像形成に使用する記録媒体16を収容する収容部である。カセット25に収容された記録媒体16は、送り機構2により画像形成部10へと給送される。送り機構2は、例えば給紙ローラであり、カセット25内の記録媒体16を搬送路26へ送り出す。送り機構2は、送り機構2の駆動手段52(図10)により駆動される。尚、収容部は、複数のカセットを有する構成としても良いし、トレイ状(例えば、手差しトレイ)であってもよい。
 送り機構2によってカセット25から給送される記録媒体16は、搬送路26を通って画像保持部材1と転写手段4の当接部に供給される。記録媒体16は、画像保持部材1と転写手段4の当接部にて転写手段4によって画像保持部材1上の画像が転写された後、搬送路27を通って、定着部11へと搬送される。
 画像形成部10は、液体現像剤(現像剤)15を用いて、記録媒体16上に画像を形成する。液体現像剤15は、紫外線により硬化する紫外線硬化剤(硬化剤)と、トナー(色材)とを含む現像剤であり、その詳細は、後述する。画像形成部10は、ローラ状の画像保持部材1と転写手段4を備える。電子写真方式の画像形成手段(不図示)は、画像保持部材1を一様の表面電位に帯電する帯電部、露光により潜像を形成する露光部、液体現像剤15を用いて潜像を現像する現像部を備えており、画像保持部材1上に画像を形成する。画像保持部材1上に形成された画像は、転写手段4としての転写ローラにより、画像保持部材1と転写手段4の当接部に供給された記録媒体16上に転写される。つまり、画像形成部10により、記録媒体16上には、未定着の画像が形成される。
 本実施例における画像保持部材1は、有機感光体表層の厚みが3mm、外径84mmのアルミニウム製シリンダー(感光ドラム)であり、長辺の幅(記録媒体の搬送方向と略直交する方向の長さ)が370mmである。画像保持部材1は、画像保持部材1の駆動手段(不図示)としての駆動モーター(DCブラシレスモーター)によって、中心支軸を中心に図1中の矢印R1方向に回転駆動される。
 尚、本例において画像形成部10は電子写真方式の直接転写方式の構成としたが、記録媒体16への画像形成方法はこれに限らない。例えば、画像保持部材1を中間転写ベルトとする中間転写方式の構成としてもよい。具体的には、画像形成手段(不図示)が液体現像剤15を用いて感光ドラム上に形成した画像を1次転写ローラが中間転写体に1次転写する。転写手段4は2次転写ローラとして中間転写体上の画像を記録媒体16に転写する。
 画像形成部10にて画像が形成された記録媒体16は、搬送路27を通って、定着部11に搬送される。
 定着部11は、赤外線照射装置(赤外線照射部)13と紫外線照射装置(紫外線照射部)12とベルト搬送部6を含む。
 ベルト搬送部6は、多数の穴が設けられた無端状の搬送ベルト14と、この搬送ベルト14を張架する駆動ローラ7および従動ローラ8とを備えている。ベルト搬送部6は、駆動ローラ7を介して搬送ベルト14を回動させる駆動モータ53(図10)を備える。搬送ベルト14は、駆動モータ53の駆動により図中の矢印R2方向に回動する。ベルト搬送部6は、画像形成部10により画像が形成された記録媒体16を搬送ベルト14上に担持し、記録媒体16が赤外線照射装置13と紫外線照射装置12の下を通過するように、記録媒体16を搬送する。本実施例において、搬送ベルト14は、幅が350mmであり、周長さは600mmである。
 搬送ベルト14の内側には、この搬送ベルト14によって搬送されるシートを、搬送ベルト14に形成された多数の穴を介して搬送ベルト14の周面に吸着させる吸引装置としての吸引ファン(不図示)が配置されている。即ち、吸引ファンは、搬送ベルト14の上面側の空気を吸い込んで、搬送されるシートを搬送ベルト14の上面に吸着させる。
 搬送ベルト14の温度を測定する検知部としての温度センサ54は、非接触型の温度計である。尚、本実施例では、温度センサ54が搬送ベルト14の温度を直接検知する構成とするが、搬送ベルト14の温度の測定方法は、これに限らない。例えば、ベルト搬送部6の搬送ベルト14と直接又は間接的に接触している部材に温度センサ(例えば、サーミスタ)を設け、その温度センサの出力を基に、搬送ベルト14の温度を間接的に測定する構成としても良い。搬送ベルト14の温度を間接的に測定する場合、例えば、CPU(制御部)50(図10)は、搬送ベルト14と直接又は間接的に接触している部材の温度に応じて搬送ベルト14の温度を制御する構成としてもよい。また例えば、CPU50が内蔵する記憶手段は、予め温度センサの出力と、それに対応する搬送ベルト14の温度の情報を保持するとしてもよい。
また、一例として、本実施例では、搬送ベルト14の幅方向における中央部に、1つの温度センサ54が設けられている。尚、搬送ベルト14の幅方向とは、搬送ベルト14の周面において、搬送ベルト14の回転方向と直交する方向のことである。
 赤外線照射装置13は、記録媒体16上(シート上)の液体現像剤15の画像に赤外線を照射することにより、液体現像剤15を加熱する。紫外線照射装置12は、記録媒体16に紫外線を照射することにより、記録媒体16上(シート上)の液体現像剤15の画像を記録媒体16に定着する。
 定着部11にて定着処理された記録媒体16は、搬送路28を通過して機外に排出される。
(液体現像剤)
 図2は、紫外線で硬化させる液体現像剤の断面図である。液体現像剤15は紫外線硬化剤21とトナー22とを含む。紫外線硬化剤21は少なくとも光重合開始剤と紫外線硬化剤のモノマーとを含む。トナー22はトナーの母体である樹脂23と色材24を含む。例えば、カチオン重合の場合、紫外線が紫外線硬化剤にあたると、紫外線で励起された光重合開始剤が酸を発生し、発生した酸とモノマーが重合反応を開始し、紫外線硬化剤21が硬化する。
 ここで、本例で用いる液体現像剤15の紫外線硬化剤21は、カチオン重合性モノマーである。カチオン重合性モノマーは、ビニルエーテル化合物であり、ジシクロペンタジエンビニルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジビニルエーテル、トリシクロデカンビニルエーテル、トリメチロールプロパントリビニルエーテル、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールジビニルエーテル、2,4−ジエチル−1,5−ペンタンジオールジビニルエーテル、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールジビニルエーテル、ネオペンチルグリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールテトラビニルエーテル及び1,2−デカンジオールジビニルエーテルなどが使用される。
 本例の液体現像剤15の紫外線硬化剤21(モノマー)は、ビニルエーテル基が一つある一官能モノマー(式1)が約10%(重量%)とビニルエーテル基が二つある二官能モノマー(式2)を約90%混合したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 光重合開始剤としては下記(式3)で表されるものを0.1%混合している。この光重合開始剤を用いることにより、良好な定着を可能しつつも、イオン性の光酸発生剤を用いる場合と異なり、高抵抗な液体現像剤15が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
(紫外線照射装置)
 紫外線照射装置12は、光源として紫外線を放射するLED(Light Emitting Diode)を用いる。ここで、紫外線とは、200~400nmの波長の光を指す。紫外線硬化の反応で一番重要なことは、光化学の第一法則(Grotthuss−Drapperの法則)「光化学変化は投射光量のうち吸収された光のみによって起こる。」ということである。つまり、紫外線硬化においては光重合開始剤の吸収波長と紫外線の発光波長との一致が重要である。LEDの波長としては、例えば、365±5nm,385±5nmなどにピーク(放射エネルギー密度の分光分布のピーク)をもつLED光源がある。したがって、これらの波長領域に光重合開始剤もしくは光重合開始剤の励起状態を誘因する増感剤の吸収があることが好ましい。
 図3は、紫外線照射装置のLEDの配列の一例を示す図である。紫外線を放射するLED31は、搬送する記録媒体16と接触する搬送ベルト14の領域に対向するように配置され、搬送ベルト14上の記録媒体16に紫外線を放射する。ここで、紫外線照射装置12は、記録媒体16の幅方向(搬送方向に垂直な方向)の画像全域に紫外線を照射するように、複数のLED31を有する。紫外線を放射するLEDは、搬送方向に垂直な長辺方向に一列に並べる構成としても良いし、図3に示すようなLED31の列を搬送方向に複数列並べる構成としてもよい。
 図4は、記録媒体の搬送方向の位置に対する紫外線照射装置の照度分布を示す図である。本実施例では、紫外線照射装置12として、ピーク(放射エネルギー密度の分光分布のピーク)を波長範囲385±5nmに持ち、そのピークの値が1.8W/cmのものを例に説明する。図4は、LED31の直下の位置を0(mm)として、記録媒体16の搬送方向に異なる位置に照度センサを設置し、紫外線照射装置12による照度を測定したものである。つまり、図4は、記録媒体16の搬送方向の位置に対する紫外線照射装置12の照度の分布を示している。被照射物の表面での搬送方向の位置分布で見たときに、最大の照度となる照度をピーク照度という。図4においては、LED31の直下の位置(紫外線照度センサ位置が0(mm))での照度がピーク照度である。
 また、本実施例において、「照度(mW/cm)」の半値幅は約20mmである。尚、図4中の単位[a.u.]は任意単位(arbitrary unit)を示す。
 また、単位面積あたりに受ける照射エネルギーは、その表面に到達するフォトンの総量「積算光量(mJ/cm)」)である。つまり、積算光量は、紫外線照射装置12の各波長の積算照度(mW/cm)と照射時間(s)との積である((mW×s)/cm)。
 搬送ベルト14により搬送される記録媒体16上の画像に紫外線を照射する場合、搬送速度が速いほど記録媒体16への紫外線の照射時間が短くなる。つまり、搬送速度が速くなり照射時間が短くなると、紫外線照射装置12により記録媒体16上の液体現像剤15に照射される「積算光量(mJ/cm)」が小さくなる。
 液体現像剤15は、その硬化に必要な紫外線が照射されない場合、紫外線硬化剤21の硬化反応が十分に進まず、記録媒体16への定着不良が生じる恐れがある。
 図5は、液体現像剤の表面温度に対する硬化に必要な紫外線の積算光量(mJ/cm)を示す図である。このように、紫外線(UV)照射時の液体現像剤15の表面温度を上げることにより、液体現像剤15の硬化に必要な紫外線の積算光量(mJ/cm)を小さくすることができる。
(赤外線照射装置)
 赤外線照射装置13は、搬送ベルト14上の記録媒体16に赤外線を照射する。この赤外線照射装置13の目的は、記録媒体16上の液体現像剤15に紫外線が照射される際の液体現像剤15の温度を上げることである。上述したように、液体現像剤15の温度を上げることにより、液体現像剤15の硬化に必要な紫外線の照射エネルギーを抑制することができるためである。本実施例では、紫外線照射装置12により液体現像剤15に照射される積算光量が100(mJ/cm)であっても定着不良を生じないように、赤外線照射装置13が液体現像剤15を加熱する。具体的には、赤外線照射装置13は、紫外線照射位置での液体現像剤15の表面温度が40℃以上となるように、液体現像剤15を加熱する。尚、これらの値は一例であり、これに限定されるものではない。
これにより、現像剤に照射すべき紫外線の照度を抑制可能な画像形成装置を提供することができる。
 赤外線照射装置13は、紫外線照射装置12により紫外線が照射される紫外線照射位置よりも、記録媒体16の搬送方向において上流側で記録媒体16を加熱する位置に設ける。尚、紫外線照射位置の直前の記録媒体16を加熱する位置に設けるとより好ましい。
 ここで、紫外線照射位置とは、記録媒体16の搬送方向の位置分布で見たときに、紫外線照射装置12による最大の照度(ピーク照度)となる位置を指す。また、赤外線照射位置とは、記録媒体16の搬送方向の位置分布で見たときに、赤外線照射装置13のピーク照度の90%以上の照度を有する領域の中心となる位置を指す。
 赤外線照射装置13は、遠赤外領域の波長(1000nm~15000nm)の電磁波(赤外線)を放射する赤外線ヒータ17と、赤外線領域では反射率が高い金属から成るリフレクタ18を備える。赤外線ヒータ17は、赤外線照射装置13が赤外線を照射するための光源である。リフレクタ18は、赤外線ヒータ17が放射した赤外線を搬送ベルト14に向けて反射させる。これにより、赤外線照射装置13は、搬送ベルト14が搬送している記録媒体16に赤外線を照射する。
 有機物の化学結合の振動吸収波長は遠赤外領域にあるため、赤外線の照射により液体現像剤15を効率よく加熱することができる。例えば、C−H結合は約3.0μm、C=O結合は、約5.9μmの赤外光を吸収する。
 尚、紫外線硬化剤21の赤外吸収波長は、おおよそ3μm~12μmにかけて分布している。したがって、赤外線照射装置13が照射する主な赤外線の波長は、3μm~12μmであることがより好ましい。赤外線ヒータ17としては、例えば、石英管ヒータやセラミックヒータがこの領域に含まれる波長の赤外線を照射することができる。
(搬送ベルトの温度)
 紫外線照射位置での液体現像剤15の表面温度は、搬送ベルト14の温度による影響も受ける。搬送ベルト14の温度が低い場合、赤外線照射装置13で液体現像剤15を加熱しても、搬送ベルト14により記録媒体16の熱が奪われることにより、結果として紫外線照射位置での液体現像剤15の温度が不十分となり、定着性の低下に繋がる恐れがある。また、搬送ベルト14の温度が高い場合、赤外線照射装置13による液体現像剤15への赤外線照射に加えて、記録媒体16を介して、間接的に液体現像剤15を加熱する効果が期待できる。
 例えば、27℃の液体現像剤15を担持する記録媒体16が、30℃の搬送ベルト14によって、500Wの入力電力で赤外線が照射される赤外線照射位置を通過するように搬送されると、紫外線照射位置での液体現像剤15は33℃となる。それに対して、27℃の液体現像剤15を担持する記録媒体16が、60℃の搬送ベルト14によって、同じく500Wの入力電力で赤外線が照射される赤外線照射位置を通過するように搬送されると、紫外線照射位置での液体現像剤15の温度は40℃となる。尚、これらの温度や出力の値は一例であり、これに限定されるものではない。
 そこで、定着処理を開始する前に、搬送ベルト14が予め所定の温度範囲となるように、搬送ベルト14の温度を制御する。ここで、搬送ベルト14の目標の温度範囲の値は、構成に応じて適宜設定すればよい。
 本実施例では、定着処理を開始する前に、赤外線照射装置13が赤外線を照射することにより、搬送ベルト14が予め所定の温度範囲(例えば、60℃前後)となるように搬送ベルト14を加熱する。画像形成時に赤外線照射位置で液体現像剤15に赤外線を照射することに加えて、予め搬送ベルト14の温度を上げておくことで、液体現像剤15をより温める効果を得ることができる。この場合、搬送ベルト14の目標の温度範囲の値は、仮に定着処理を開始する前に搬送ベルト14を加熱しなかった場合と比べて、紫外線照射位置での液体現像剤15の表面温度を少しでも高める効果がある温度範囲で適宜設定すればよい。
 さらに、後述するように、本実施例の画像形成装置100は、スタンバイ状態において、赤外線照射装置13が赤外線を照射することにより、搬送ベルト14を所定の温度範囲(例えば35~45℃)に維持する。これにより、プリントの実行命令の信号がCPU50に入力されてからプリント開始までの時間を短縮する。尚、スタンバイ状態における搬送ベルト14の目標の温度範囲の値は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、45~55℃としてもよい。
 さらに、搬送ベルト14の温度は、連続した画像形成時でも所定の温度範囲で(例えば、60℃前後)に維持されることがより望ましい。
(搬送ベルト)
 搬送ベルト14は、カーボンブラックを含有している。図6はUV−LEDの照度と搬送ベルトの吸光度の波長分布を示す図である。UV−LEDの中心波長は、385nmであり、本実施例の紫外線照射装置12の光源の中心波長と同じである。本実施例の搬送ベルト14は、主成分がEPDM(エチレン・プロピレン・ジエンゴム)であり、カーボンブラック、架硫剤、劣化防止剤などを副成分と含むベルトである。例えば、EPDM100質量部に対してカーボンブラックが38質量部追加されたベルトである。また例えば、体積固有抵抗率は1E+7(Ω・cm)である。尚、主成分のEPDMは、ニトリルゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ウレタンゴム、フッ素ゴムでもよい。
 カーボンブラック含有量が0%の搬送ベルトは、図6に示すように、紫外線領域の波長での吸光度は、表面形状にもよるが、30%程度である。カーボンブラック含有量が増えると、搬送ベルトの吸光度は増加する。本実施例の搬送ベルト14の吸光度は、図6に示すように、90%以上である。このように、カーボンブラックを含有する本実施例の搬送ベルト14は、紫外線をより吸収するため、カーボンブラックを含有していない搬送ベルトよりも、紫外線の照射によって効率よく加熱される。
 尚、搬送ベルト14としては、カーボンブラックの代わり又はカーボンブラックに追加して活性炭、ナノカーボン、グラファイト等の炭素原子から構成される固体材料(炭素材料)を含有させる構成としてもよい。つまり、搬送ベルト14は、カーボンブラックと活性炭とナノカーボンとグラファイトからなる群の中から選択される炭素材料を含有する。
 尚、搬送ベルト14の体積抵抗率は、1010(Ω・cm)未満であることが望ましい。体積抵抗率が1010(Ω・cm)以上になると、搬送ベルト14が帯電しやすくなり、記録媒体16の分離不良に繋がる恐れがあるためである。図7はカーボンブラックの含有部数と体積抵抗率の関係を示す図である。EPDMにカーボンブラックを含有させると、体積抵抗率が下がる。ここで、搬送ベルト14として、EPDM100質量部に対して含有させるカーボンブラックの量は、30質量部より多い方が好ましい。また、カーボンブラックの分布状態は局在化させるとベルト強度が低下する恐れがあるため均一に分散させたほうがよい。
 図8は、紫外線の照射時間と搬送ベルトの温度の関係を示す図である。例えば、100(mm/s)の速度で回転する搬送ベルト14に、赤外線照射装置13は照射せず、紫外線照射装置12により1.0W/cmの紫外線を60秒間照射する場合、搬送ベルト14の紫外線照射位置における温度は23℃から27℃に上昇する。
 また、図9は、赤外線の照射時間と搬送ベルトの温度の関係を示す図である。例えば、100(mm/s)の速度で回転する搬送ベルト14に、紫外線照射装置12は照射せず、赤外線照射装置13が500Wの入力電力で赤外線を図8と同じく60秒間照射する場合、紫外線照射位置での搬送ベルト14の温度は23℃から40℃まで上昇する。
 搬送ベルト14の温度を上げる効果としては、紫外線照射よりも赤外線照射の方が大きいが、紫外線照射装置12による紫外線照射にも温度上昇の効果もある。
(動作シークエンス)
 図10は、制御に関する構成の一例を示すブロック図である。
 画像形成装置100は、操作パネル51を有する。操作パネル51は、制御部(コントローラ)としてのCPU(Central Processing Unit)50の指示で情報を表示する表示手段(表示部)としての表示パネル、及び、操作者が指示を入力する入力手段(入力部)としての操作ボタンを備える。操作パネル51は、装置本体の状態や各種調整を実施する際のメニューを表示する。
 CPU50は、画像形成装置100の動作を統括的に制御する制御部(コントローラ)として機能する。CPU50は、内蔵する記憶手段(電子的なメモリなど)に格納されたプログラムやデータに従って、CPU50と電気的に接続されている各種機器の制御を実行する。例えば、CPU50は、送り機構の駆動手段52、搬送ベルト14の駆動モータ53、と接続しており、それぞれの駆動手段の駆動や停止を制御する。CPU50は、画像形成部10と接続しており、画像形成部10による画像形成動作を制御する。また、CPU50は、温度センサ54と接続しており、測定値の取得を行う。また、CPU(制御部)50は、紫外線照射装置12、赤外線照射装置13と電気的に接続しており、これらのON、OFFや出力を制御する。後述するように、本実施例では、CPU50は、温度センサ54の出力に応じて、赤外線照射装置13の動作を制御する。
 尚、本実施例では、制御に係る構成に関し、1つのCPUが複数の機能(例えば、駆動モータ53の制御や、赤外線照射装置13の制御など)を実現する構成を例にするが、複数のCPUや制御回路を設ける構成としてもよい。例えば、駆動モータ53を制御する制御回路と、温度センサ54の出力に基づいて赤外線照射装置13を制御する制御回路と、を設け、これらの制御回路をCPU50がプログラムにしたがって動作させる構成としてもよい。
 尚、記憶手段は、CPU50に内蔵する構成に限らず、CPU50とは別体でCPU50と電気的に接続しているメモリを画像形成装置100に設け、そのメモリが、プログラムやデータを格納する記憶手段として機能する構成としても良い。
 図11は、制御に関するタイミングチャートである。図11を参照しながら、本実施例における定着部11の動作および、画像形成動作の一例を示す。尚、図11中のIRとは赤外線照射装置13が照射する赤外線のことを指し、UVとは紫外線照射装置12が照射する紫外線のことを指す。尚、本実施例及び他の実施例において、タイミングチャートが示す定着部11及び画像形成装置100の動作の制御は、実行部(制御部)として機能するCPU50が、内蔵する記憶手段に記憶された制御プログラムを実行することにより行われる。
 立ち上げ期間とは、電源スイッチ40がオンされてから画像形成装置100が画像形成動作を開始可能な状態となるまでの期間を指す。立ち上げ期間において、画像形成装置100は、画像形成処理を開始可能な状態となるための準備動作(立ち上げ動作)を実行している。尚、立ち上げ動作としては、以下で説明する搬送ベルト14の加熱と並行して、搬送ベルト14の加熱以外の動作(例えば、画像形成部10の準備動作等)を実行するとしてもよい。
 電源スイッチ40がオンされると、CPU50が起動し、画像形成装置100に立ち上げ動作を開始させる。まず、CPU50は、搬送ベルト14の駆動モータ53に駆動開始信号を送信し、駆動モータ53を回転させる。これにより搬送ベルト14が回転する。
 次に、CPU50は、赤外線照射装置13の電源をオン(点灯電源電位V=H(V))にし、赤外線ヒータ17を点灯させる。尚、搬送ベルト14が回転し始めてから赤外線ヒータ17の点灯させる構成がより好ましい。赤外線照射装置13が静止状態の搬送ベルト14に赤外線を照射し続けると、搬送ベルト14が局所的に加熱され、搬送ベルト14全体での温度ムラが生じる恐れがあるためである。
 CPU50は、搬送ベルト14が目標温度(本例では60℃。以下では、立ち上げ温度と称する。)となるまで、赤外線照射装置13の点灯電源電位をV=H(V)とし、搬送ベルト14を加熱する。ここで、搬送ベルト14は、搬送ベルト14の全体に赤外線を照射するために、回転しつづけている。
 立ち上げ期間においては、赤外線照射装置13が搬送ベルト14を加熱する。赤外線ヒータ17を点灯させてから、搬送ベルト14の温度が立ち上げ温度に達するまでの間、CPU50は、紫外線照射装置12による紫外線照射を行わせない(UV off)。上述したように、紫外線照射よりも赤外線照射の方が搬送ベルト14を温める効果が大きいためである。尚、例外として、例えば紫外線照射装置12が正しく点灯するかのチェック動作のために、立ち上げ期間中に瞬間的に(長くても3秒程度)、紫外線照射装置12に紫外線を点灯させる構成であってもよい。
 CPU50は、温度センサ54の出力を基に、搬送ベルト14の温度が目標温度に達したことを検知する。搬送ベルト14が立ち上げ温度に達すると、定着部11の立ち上げ動作は完了する。
 画像形成装置100は、立ち上げ動作が完了する前に実行命令(たとえば、プリント予約など)を受け付けた場合には、立ち上げ動作の完了に伴い、後述するスタンバイ状態に移行せずに、実行命令に対応する画像形成動作を開始する。一方、画像形成装置100は、立ち上げ動作が完了する前に実行命令を受け付けていない場合には、立ち上げ動作の完了に伴い、スタンバイ状態に移行する。スタンバイ状態とは、画像形成装置100が画像形成動作を開始することが可能な状態であって、実行命令を待っている状態を指す。画像形成装置100がスタンバイ状態である期間をスタンバイ期間と称する。スタンバイ状態において、CPU50は、操作パネル51にスタンバイ状態であることを示す情報(例えば、「コピーできます。」、「プリントできます。」、「立ち上げが完了しました。」等)を表示し、操作者に、スタンバイ状態であることを報知する。
 本実施例では、実行命令を受け付けていない場合、定着部11の立ち上げ動作が完了すると、画像形成装置100はスタンバイ状態に移行する。本実施例では、赤外線ヒータ17を点灯させてから、搬送ベルト14の温度が立ち上げ温度に達するまでの時間は、約10分である。尚、搬送ベルト14が目標温度に到達しても、定着部11以外の立ち上げ動作(例えば、画像形成部10の準備動作等)が完了していない場合には、CPU50は、定着部11以外の立ち上げ動作が完了するのを待ってから、スタンバイ状態に移行する。
 操作者からの実行命令は、操作パネル51を介して操作者から入力される。尚、画像形成装置100を外部のコンピュータとネットワークを介して接続可能な構成とし、CPU50は、ネットワーク経由でプリントの実行命令を受信する構成としても良い。
 CPU50は、スタンバイ期間において、搬送ベルト14が所定の温度範囲(本例では、35℃~45℃の間。以下では、この温度をスタンバイ温度と称する。)を維持するように赤外線ヒータ17の出力を制御する。本例では、上限の目標温度は45℃、下限の目標温度は35℃である。つまり、CPU50は、搬送ベルト14に蓄熱させる。
 上述したように、赤外線ヒータ17を点灯させてから、搬送ベルト14の温度が立ち上げ温度に達するまでには、約10分の時間を要する。プリントの実行命令の信号がCPU50に入力されてからプリント開始までの時間を短縮するために、画像形成装置100では、スタンバイ期間において、赤外線照射装置13により搬送ベルト14を所定の温度範囲に維持する。
 具体的には、CPU50は、定着部11の立ち上げ動作により立ち上げ温度(本例では60℃)である搬送ベルト14の温度を、上限の目標温度(本例では、45℃)以下にすることを目指す。CPU50は、赤外線照射装置13の出力が弱まるように、電源電位を中間電源電位(V=M(V))に変更する。中間電源電位の状態が継続すると、搬送ベルト14の温度は低下する。CPU50は、搬送ベルト14の温度が下限の目標温度(本例では、35℃)まで低下したら電源電位を点灯電源電位V=H(V)に切り替え、赤外線の出力を強める。また、CPU50は、搬送ベルト14の温度が上限の目標温度(本例では、45℃)まで上昇したら中間電源電位(V=M(V))に切り替え、赤外線の出力を弱める。スタンバイ期間においてCPU50が搬送ベルト14をスタンバイ温度に維持することにより、プリントの実行命令の信号がCPU50に入力されてからプリント開始までの時間を短縮することができる。
CPU50は、温度センサ54の出力を基に、搬送ベルト14の温度が目標温度に達したことを検知する。
 本実施例では、搬送ベルト14を回転させながら、赤外線照射装置13により搬送ベルト14の幅方向において記録媒体16が通過し得る領域全体に赤外線が照射されるので、搬送ベルト14の全体が加熱される。CPU50は、搬送ベルト14の幅方向における中央部に設けられた温度センサ54が目標温度に達したことに応じて、搬送ベルト14の全体が目標温度になったと判定する。尚、立ち上げ温度やプリント温度についても同様である。
 尚、目標温度は、搬送ベルト14の幅方向及び周方向において温度のムラを考慮した値に設定されるとしてもよい。例えば、搬送ベルト14の全体を35℃以上にしたい場合、CPU50は、温度センサ54による検出温度が37℃に達したことに応じて、搬送ベルト14の全体が目標温度(35℃)に達したと判定する。
 尚、本実施例では、1つの温度センサ54が目標温度を検知したことを以てCPU50は搬送ベルト14が目標温度に達したと判定する構成としたが、次の構成としてもよい。例えば、温度センサ54を搬送ベルト14の幅方向に複数設け、全ての温度センサ54が目標温度を検知していることを以て、CPU50は、搬送ベルト14の全体が目標温度であると判定する構成としても良い。また、例えば、温度センサ54が、搬送ベルト14が1周する期間に亘って目標温度を検出していることを以て、CPU50は、搬送ベルト14の全体が目標温度であると判定する構成としても良い。尚、立ち上げ温度やプリント温度についても同様である。
 また、スタンバイ期間において、温度センサ54は、十分に短い間隔で搬送ベルト14の温度を検出し、CPU50に搬送ベルト14の温度を出力している。
 尚、本実施例では、スタンバイ期間に亘って、搬送ベルト14を回転し続けながら赤外線照射装置13をオンし続ける構成としたが、スタンバイ期間中において、一時的であれば停止期間を設ける構成としても良い。停止期間とは、搬送ベルト14の回転が停止し且つ赤外線照射装置13がオフになる期間である。一時的であれば、とは、プリントの実行命令の信号がCPU50に入力されてからプリントが開始されるまでの時間を短くするという効果が得られる範囲であれば、ということである。すなわち、一時的な停止期間を設ける構成では、画像形成装置100は、スタンバイ期間中に、搬送ベルト14を回転し続けながら赤外線照射装置13をオンし続ける期間に加えて、一時的な停止期間を有する。
 尚、本実施例では、CPU50は、スタンバイ期間において、赤外線照射装置13をオフ(赤外線の出力が0)にすることなく搬送ベルト14の温度を制御する構成としたが、制御の方法はこれに限らない。例えば、CPU50は、赤外線照射装置13のオン(点灯状態)/オフ(消灯状態)を繰り返すことで搬送ベルト14の温度を制御するとしてもよい。この場合も、CPU50は、赤外線照射装置13の出力を制御している。
 尚、本実施例では、スタンバイ温度を立ち上げ温度より低い温度としたが、スタンバイ温度を立ち上げ温度と同じ温度としてもよい。ただし、本実施例のようにスタンバイ温度を立ち上げ温度より低い温度とすることで、スタンバイ状態での消費電力を抑制することができる。
 スタンバイ期間において、搬送ベルト14は、搬送ベルト14の全体がスタンバイ温度に維持するために、回転しつづけている。赤外線照射装置13が静止状態の搬送ベルト14に赤外線を照射し続けると搬送ベルト14が局所的に加熱される恐れがある。このようにスタンバイ状態において搬送ベルト14が回転し続けることにより、搬送ベルト14全体での温度ムラが生じる恐れを抑制することができる。尚、スタンバイ状態における搬送ベルト14の回転速度は、プリント時の回転速度より遅い構成としても良い。搬送ベルト14が接触している部材との摺擦によって搬送ベルト14の寿命が低下してしまう恐れを抑制することできる。また、尚、搬送ベルト14の回転は、断続的な回転であってもよい。例えば、搬送ベルト14は1分のうち2~3秒間停止していてもよい。
 スタンバイ期間において、赤外線照射装置13が搬送ベルト14を加熱する。また、スタンバイ期間において、CPU50は、紫外線照射装置12に紫外線を照射させない(UV off)。上述したように、紫外線照射よりも赤外線照射の方が搬送ベルト14を温める効果が大きいためである。スタンバイ期間において紫外線照射装置12に紫外線を照射させない事により、スタンバイ期間での消費電力を抑制することができる。
 尚、搬送ベルト14が立ち上げ温度に到達しても定着部11以外の立ち上げ動作が完了していない場合には、CPU50は、スタンバイ状態であることを示す情報を報知する前に、搬送ベルト14の目標温度をスタンバイ温度に切り替える構成としても良い。この場合であっても、スタンバイ状態において、CPU50は、搬送ベルト14がスタンバイ温度を維持するように赤外線ヒータ17の出力を制御している。
 スタンバイ状態において、CPU50にプリントの実行命令が入力されると、画像形成装置100は実行命令に対応する画像形成動作を実行する。画像形成装置100は、プリント中に新たな実行命令が投入されることなく、実行命令に対応するプリントが終了すると、再びスタンバイ状態に移行し、画像形成動作を開始可能な状態で、次の実行命令を待つ。
 ここで、CPU50にプリントの実行命令が入力されてから、画像形成部10が感光体ドラム上に画像を形成し始めるまでの期間をプレプリント期間と称する。また、画像形成部10が感光体ドラム上に画像が形成し始めてから、実行命令に対応する最後の記録媒体16が機外へ排出される時(つまり、実行命令に対応するプリントが終了する時)までの期間をプリント期間と称する。具体的には、搬送路28は、記録媒体16を機外へ排出する排出ローラ対(不図示)の直後に記録媒体16の通過を検知する通過センサ(不図示)を備える。CPU50は、このセンサの出力を基に最後の記録媒体16が排出されたことを検知する。尚、記録媒体16が排出されるタイミングの検知方法はこれに限らず、より搬送路の上流に設けられた通過センサの出力と搬送速度から、CPU50が、記録媒体16が排出されるタイミングを予測する構成としても良い。尚、連続プリントの終了後、画質調整などの調整動作が入る場合には、画像形成装置100は、調整動作を終わるのを待ってからスタンバイ状態に移行するとしてもよい。
 本実施例では、実行命令に対応する画像形成動作が100枚の連続プリントであり、100枚の連続プリントを終了後、スタンバイ状態に移行する場合を例に説明する。ここで、連続プリントとは、複数枚(少なくとも2枚以上。本例では100枚)の同じ種類・サイズの記録媒体16に連続して画像形成動作を実行することである。
 CPU50は、プリントの実行命令が入力されたら赤外線照射装置13の電源電位を点灯電源電位に切り替え、搬送ベルト14の温度が目標温度(本例では、60℃。以下、プリント温度と称する。)となるまで搬送ベルト14を加熱させる。また、搬送ベルト14は、回転し続けている。また、CPU50は、紫外線照射装置12に紫外線を照射させる(UV on)。
 定着部11は、搬送ベルト14がプリント温度になったら、定着処理が開始可能な状態となる。CPU50は、定着処理が開始可能な状態となってから搬送ベルト14が記録媒体16を搬送し始めるよう、画像形成部10や送り機構の駆動手段52の動作を制御する。尚、本実施例では、搬送ベルト14がプリント温度になったことに応じて、画像形成部10が感光体ドラム上に画像が形成し始める。CPU50は、搬送ベルト14が連続プリントの最初の記録媒体16を搬送し始めて以降、連続して記録媒体16を搬送ベルト14に搬送させ、定着処理を実行させる。
 以上のように、画像形成装置100は、記録媒体16が搬送される前に、搬送ベルト14を所定の温度を維持するように温めておくので、連続プリントを実行する場合であっても、搬送ベルト14の温度を安定させることができる。したがって、連続プリントを実行する場合であっても、定着性を安定させることができる。また、上述したように、スタンバイ状態において、搬送ベルト14をスタンバイ温度に維持することにより、プリントの実行命令の信号がCPU50に入力されてからプリント開始までの時間を短縮することができる。
 CPU50は、連続プリントを実行する場合、記録媒体16が赤外線照射位置を通過する時だけでなく、紙間でも赤外線照射装置13に赤外線を照射させ続けている。つまり、連続プリントにおける1枚目の記録媒体16を搬送ベルト14が搬送し始めてから、100枚目(連続プリントの最後)の記録媒体16が赤外線照射位置を通過し終えるまでの間において、CPU50は、赤外線照射装置13をオフにしない。赤外線照射装置13は、先行する記録媒体16(例えば、1枚目)の後端が赤外線照射位置を通過してから後続する記録媒体16(例えば、2枚目)の先端が赤外線照射位置に到達するまでの間で、搬送ベルト14を加熱する。連続プリントの実行中において、搬送ベルト14は回転し続けている。搬送ベルト14が記録媒体16を搬送するにつれて、記録媒体16により搬送ベルト14の熱が奪われ、搬送ベルト14の温度が全体的に下がる恐れがある。紙間でも赤外線照射装置13が赤外線を照射することにより、搬送ベルト14の温度が全体的に低下するのを抑制することができる。
 連続プリントの終了後、CPU50は、スタンバイ状態に移行するため、搬送ベルト14がスタンバイ温度を維持するように、赤外線ヒータ17の出力を制御する。尚、本実施例では、100枚目(連続プリントの最後)の記録媒体16が機外に排出されたタイミングで、搬送ベルト14の目標温度をプリント温度からスタンバイ温度に変更する構成とするが、これに限らない。例えば、CPU50は、100枚目(連続プリントの最後)の記録媒体16が赤外線照射位置を通過し終えたことに応じて搬送ベルト14の目標温度をプリント温度からスタンバイ温度に変更し、赤外線ヒータ17の出力を制御する構成としても良い。また例えば、CPU50は、100枚目(連続プリントの最後)の記録媒体16が搬送ベルト14を通過し終えたことに応じて搬送ベルト14の目標温度をプリント温度からスタンバイ温度に変更し、赤外線ヒータ17の出力を制御する構成としても良い。これらの場合であっても、連続プリント後のスタンバイ状態において、CPU50は、搬送ベルト14がスタンバイ温度となるように赤外線ヒータ17の出力を制御している。
 また、連続プリントの終了に伴い、例えば定着部11のクリーニングなどの調整動作が入る場合には、画像形成装置100は、調整動作の終了後にスタンバイ状態に移行する。この場合、CPU50は、定着部11の調整動作を終えてから、搬送ベルト14がスタンバイ温度となるように赤外線ヒータ17の出力を制御するとしても良い。この場合であっても、連続プリント後のスタンバイ状態において、CPU50は、搬送ベルト14がスタンバイ温度を維持するように赤外線ヒータ17の出力を制御している。
 さらに、CPU50は、連続プリントを実行する場合、記録媒体16が紫外線照射位置を通過する時だけでなく、紙間でも紫外線照射装置12に紫外線を照射させ続けている。つまり、連続プリントにおける1枚目の記録媒体16を搬送ベルト14が搬送し始めてから、100枚目(連続プリントの最後)の記録媒体16が紫外線照射位置を通過し終えるまでの間において、CPU50は、紫外線照射装置12をオフにしない。紫外線照射装置12は、先行する記録媒体16(例えば、1枚目)の後端が紫外線照射位置を通過してから後続する記録媒体16(例えば、2枚目)の先端が紫外線照射位置に到達するまでの間で、搬送ベルト14を加熱する。搬送ベルト14が記録媒体16を搬送するにつれて、記録媒体16により搬送ベルト14の熱が奪われ、搬送ベルト14の温度が全体的に下がる恐れがある。上述したように、赤外線照射による加熱効果よりも小さいが、紫外線照射にも搬送ベルト14の加熱効果はある。紙間でも紫外線照射装置12が紫外線を照射することにより、搬送ベルト14の温度が全体的に低下するのを抑制することができる。尚、100枚目(連続プリントの最後)の記録媒体16が紫外線照射位置を通過し終えた後、CPU50は、紫外線照射装置12をオフにする。
 尚、本実施例では、100枚目(連続プリントの最後)の記録媒体16が紫外線照射位置を通過し終えた時をCPU50が紫外線照射装置12をオフにするタイミングとするが、これに限らない。例えば、CPU50が紫外線照射装置12をオフにするタイミング100枚目(連続プリントの最後)の記録媒体16が搬送ベルト14を通過し終えた時でも良い。また、100枚目(連続プリントの最後)の記録媒体16が機外に排出された時でも良い。
 また、連続プリントの終了後のスタンバイ状態において、CPU50は、紫外線照射装置12に紫外線を照射させない(UV off)。
 尚、連続プリント中において、紫外線照射装置12及び赤外線照射装置13はオンし続けるとしたが、異常発生時はこの限りでない。例えば、ジャムの発生時や異常昇温の場合には連続プリントを中断して、紫外線照射装置12及び赤外線照射装置13をオフにするようにしても良い。
 また、尚、記録媒体16が赤外線照射位置を通過したタイミングは、ベルト搬送部6に設けられたセンサの出力を基にCPU50が検知する。具体的には、ベルト搬送部6は、赤外線照射位置の直下流に記録媒体16の通過を検知するセンサ(不図示、例えば光学センサ)を備える。CPU50は、このセンサの出力を基に最後の記録媒体16の通過を検知する。尚、記録媒体16が赤外線照射位置したタイミングの検知方法はこれに限らない。例えば、搬送路のより上流(又はより下流)に設けられたセンサの出力と搬送速度から、CPU50が、記録媒体16が赤外線照射位置を通過するタイミング(又は通過したタイミング)を予測する構成としても良い。また、尚、記録媒体16が紫外線照射位置を通過したタイミングの検知方法についても同様である。
 尚、本実施例で示す目標温度(立ち上げ温度、スタンバイ温度、プリント温度)の値は、一例であり、目標温度の値は、これに限定されるものではない。また、これらの設定温度は予めCPU50に内蔵されている記憶手段に格納されている。
 実施例1は、画像形成装置100は温度センサ54を備え、CPU50は、立ち上げ期間及びスタンバイ期間において、温度センサ54の出力を基に搬送ベルト14の温度を制御する構成である。本実施例では、CPU50は、温度センサ54の出力をトリガーとせず、予測制御する。
 例えば、CPU50は、CPU50に内蔵されている記憶手段に記憶されている照射時間に基づいて赤外線照射装置13の出力を制御する。具体的には、記憶手段には、図11に示すような搬送ベルト14の温度変化に対応する赤外線照射装置13による赤外線の照射時間のデータが予め格納されている。例えば、電源スイッチ40がオンされてから10分間に亘って、CPU50は、赤外線照射装置13の点灯電源電位をV=H(V)とする。これによって、CPU50は、搬送ベルト14を加熱し、定着部11を立ち上げる。また例えば、スタンバイ状態においては、CPU50は、電源電位を3分間に亘って中間電源電位(V=M(V))とし、その後2分間に亘って電源電位を点灯電源電位V=H(V)とするという処理を繰り返す。これによって、CPU50は、スタンバイ状態において搬送ベルト14の温度が所定の温度範囲内となるように制御する。このようにして、搬送ベルト14の温度を制御するとしてもよい。時間は、CPU50がタイマーとして計測する。
 尚、その他の構成については、実施例1と同様であるから説明を省略する。
 実施例1、2では、搬送ベルト14は、記録媒体16を赤外線照射位置と紫外線照射位置の両方を通過するように搬送する1つのベルトの構成としたが、2つの搬送ベルトとしてもよい。具体的には、記録媒体16に赤外線照射位置を通過させるための搬送ベルトAと、記録媒体16に紫外線照射位置を通過させる搬送ベルトBを設ける。
 その他の構成及び制御は、上述の実施例1、2と同様にすればよい。本実施例では、搬送ベルトAは、実施例1、2の搬送ベルト14と同様に赤外線照射装置13により目標の温度に維持される。例えば、スタンバイ状態においては、赤外線照射装置13によりスタンバイ温度に維持される。スタンバイ状態において、搬送ベルト14をスタンバイ温度に維持することにより、プリントの実行命令の信号がCPU50に入力されてからプリント開始までの時間を短縮することができる。また、連続プリントを実行する場合であっても、搬送ベルトAの温度を安定させることができる。
 本実施例では、搬送ベルト14の材質が以上の実施例1~3と異なる。その他の点については、実施例1~3と同様であるから説明を省略する。
 本実施例の搬送ベルトの主成分はフッ素ゴムである。また、搬送ベルトは、カーボンブラックの代わりにグラファイトを含有している。本実施例では、搬送ベルトにフッ化物を含有させることにより搬送ベルトが紫外線で劣化することを抑制することができる。以下にその理由を説明する。
 図12は、各種結合の解離エネルギー相当波長を示す図である。有機材料のC−C結合の解離エネルギーは340nmのため、365nm~405nmの波長の光ではC−C結合が解離する確率は低い。しかし、有機物に365nm~405nmの光があたると有機物の表面が酸化されC−O結合が生成される。このような結合は、図12のようにC−Cよりは長波長(370nm)で解離するため、365nm~405nmの波長の光が照射されると、結合が解離し有機物の分解反応のきっかけとなる。
 しかし、有機物をフッ化物にすることで、C−C結合が解離するエネルギーの波長が短波長にシフトする。これはフッ素を含んだC−Oの結合でも同じ傾向である。そのため本実施例のように、搬送ベルトの主成分がフッ素ゴムであることにより、有機物が365nm~405nmの波長の光が照射されても極めて分解しにくくなる。本実施例の搬送ベルトとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン樹脂100質量部に、グラファイトが30質量部を添加されたものが用いることができる。尚、この値は一例であって、これに限定されるものではない。また、搬送ベルト14の体積抵抗率は、実施例1と同様に、1010(Ω・cm)未満であることが望ましい。
 本発明によれば、現像剤の硬化に必要な紫外線の照射エネルギーを抑制可能な画像形成装置が提供される。

Claims (13)

  1.  トナーと紫外線により硬化する硬化剤とを含む現像剤を用いて、シートに画像を形成する画像形成部と;
     前記画像形成部により画像が形成されたシートを搬送する搬送ベルトと;
     前記搬送ベルトにより搬送されているシート上の画像に赤外線を照射する赤外線照射部と;
     前記赤外線照射部により赤外線が照射されたシート上の画像に紫外線を照射する紫外線照射部と;
     前記搬送ベルトと前記赤外線照射部の動作を制御するコントローラと;
    を有し、
     前記コントローラは、画像形成動作を開始可能な状態で画像形成動作の実行命令を待つスタンバイ状態において、前記搬送ベルトを回転させながら前記赤外線照射部により前記搬送ベルトに対し赤外線を照射させる画像形成装置。
  2.  前記搬送ベルトの温度を検知する検知部を有し、前記コントローラは、前記スタンバイ状態において、前記検知部により検知される温度が目標の温度範囲になるように前記赤外線照射部に赤外線を照射させる請求項1に記載の画像形成装置。
  3.  前記紫外線照射部は、前記搬送ベルトにより搬送されているシート上の画像に紫外線を照射する請求項1に記載の画像形成装置。
  4.  前記コントローラは、前記スタンバイ状態の間、前記搬送ベルトを回転させ続ける請求項1に記載の画像形成装置。
  5.  前記コントローラは、前記スタンバイ状態の間、前記赤外線照射部に赤外線を照射させ続ける請求項1に記載の画像形成装置。
  6.  前記スタンバイ状態の間に、前記紫外線照射部は紫外線を照射しない請求項1に記載の画像形成装置。
  7.  前記赤外線照射部は、前記画像形成装置が複数のシートへ連続して画像を形成する場合において、先行するシートの後端が前記赤外線照射部により赤外線が照射される赤外線照射位置を通過してから前記先行するシートに続いて搬送されるシートの先端が前記赤外線照射位置を通過するまでの間、前記搬送ベルトに対し赤外線を照射し続ける請求項1に記載の画像形成装置。
  8.  前記搬送ベルトは、カーボンブラックと活性炭とナノカーボンとグラファイトからなる群の中から選択される炭素材料を含有し、
     前記紫外線照射部は、前記搬送ベルトにより搬送されているシート上の画像に紫外線を照射し、前記画像形成装置が複数のシートへ連続して画像を形成する場合において、先行するシートの後端が前記紫外線照射部により紫外線が照射される紫外線照射位置を通過してから前記先行するシートに続いて搬送されるシートの先端が前記紫外線照射位置を通過するまでの間、前記搬送ベルトに対し紫外線を照射し続ける請求項1に記載の画像形成装置。
  9.  前記コントローラは、前記画像形成装置の電源スイッチがオンされてから前記スタンバイ状態となるまでの間に、前記搬送ベルトが回転し始めてから前記赤外線照射部による赤外線の照射を開始させることにより、前記搬送ベルトを加熱する請求項1に記載の画像形成装置。
  10.  前記コントローラは、前記画像形成装置の電源スイッチがオンされてから前記スタンバイ状態となるまでの間に画像形成動作の実行命令が入力された場合、前記スタンバイ状態に移行することなく画像形成動作を開始させる請求項1に記載の画像形成装置。
  11.  トナーと紫外線により硬化する硬化剤とを含む現像剤を用いて、シートに画像を形成する画像形成部と;
     前記画像形成部により画像が形成されたシートを搬送する搬送ベルトと;
     前記搬送ベルトにより搬送されているシート上の画像に赤外線を照射する赤外線照射部と;
     前記搬送ベルトにより搬送されているシート上の画像に紫外線を照射する紫外線照射部と;
     前記搬送ベルトと前記赤外線照射部の動作を制御するコントローラと;
    お有し、
     前記コントローラは、画像形成動作を開始可能な状態で画像形成動作の実行命令を待つスタンバイ状態において、前記搬送ベルトを回転させながら前記赤外線照射部により前記搬送ベルトに対し赤外線を照射させる画像形成装置。
  12.  前記搬送ベルトの温度を検知する検知部を有し、
    前記コントローラは、前記スタンバイ状態において、前記検知部により検知される温度が目標の温度範囲になるように前記赤外線照射部に赤外線を照射させる請求項11に記載の画像形成装置。
  13.  前記紫外線照射部は、前記搬送ベルトにより搬送されているシート上の画像において、前記赤外線照射部により赤外線が照射されている領域に紫外線を照射する請求項11に記載の画像形成装置。
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