JP4636866B2 - 像加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電子写真方式を利用して、画像を記録材上に形成してハードコピーを得る複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、画像加熱定着装置として搭載するのに好適な像加熱装置に関するものである。

特に、記録材上の画像を加熱する複数の像加熱手段を有し、記録材搬送方向に対して上流側の像加熱手段に記録材を通過させた後に下流側の像加熱手段への通過が行なえる像加熱装置に関する。

近年、複写機やプリンタ等の画像形成装置に対して、記録紙の光沢に応じて、画像の光沢も調節できる要望が高まっている。例えば、コート紙や写真印画紙などのカラー画像では比較的光沢の高い画像を出力し、白黒文章やビジネスカラー文章などには光沢の抑えた低光沢画像を出力するなどである。このように、近年では幅広い光沢画像の出力の要求が高まっている。

この要求をできるだけ満たすために、電子写真方式等の画像形成装置において、複数個の像加熱手段（以下、定着器）を有する、所謂タンデムタイプの像加熱装置（以下、定着装置）を備えた画像形成装置として、以下のようなものが知られている。

即ちタンデムタイプの像加熱装置では、像加熱装置の数が増えることで光沢に影響を与える像加熱装置からの像への熱量や加圧力の選択の幅が広がり、一つの像加熱装置で出力できる光沢の幅以上に幅広い光沢度の画像の出力が可能となる。

このような、タンデムタイプの像加熱装置の例として以下の構成があげられる。

特許文献１には、定着器として、互いに圧接される加熱ローラと圧接ローラを１対として構成するの定着ローラ群を２組備え、トナー像を転写された紙をこの２組の定着器の第一段と第二段の圧接部を通過させることにより、定着後のトナー像に光沢を与えるように構成した定着装置が開示されており、２組の定着器を用いて光沢のある画像を得ることが記載されている。

特許文献２には、通紙方向に直列に配置した複数の定着器を有し、各定着器のそれぞれに形成されるニップの使用個数および位置を切換えることによって、所望とする光沢度に応じて加熱量を切り替え、画像の光沢度を任意に調整できる事が記載されている。

特許文献３には、第一の定着器のみを使用する通常プリントモードと、第一の定着器による第一定着後に第二の定着器による第二定着を行うことによって高光沢な画像を得る光沢プリントモードを備えた画像形成装置において、第二定着で定着可能な記録シート幅を第一定着で定着可能な記録シート幅よりも狭くし、専用光沢紙を用いた光沢プリントモード時には第一定着の設定温度を低く再設定し、光沢プリントモード時には生産性を落し、光沢プリントモード時には各々のハロゲンヒーターの点灯制御を行う事によって、２つの定着器で使用される合計の消費電力を抑える提案がなされている。
特開平４−２４５２７５号公報 特開２０００−２２１８２１号公報 特開２００３‐２７０９９１号公報

一方で、画像形成装置全体で使用可能な電力は、使用される電源の規格によって決定されてしまう。そのため、定着装置で使用可能な電力は限られた量に制限されてしまう。定着で使用する電力が不足すると、定着ローラの温度がプリントが進むにつれて徐々に低下し、光沢の低下や定着不良を起こす温度まで低下してしまう。

上記の現象が生ずると、画像を出力しているときに定着ローラの温度が低下が顕著になると低い光沢の画像となり、所望の光沢を満足している画像の出力が難しくなり、光沢のばらつきが生ずるという問題が発生する。特に画像を連続出力するジョブでは、最初に出力された画像と最後に出力された画像とで同じ画像であっても、光沢が異なるという光沢不均一性の問題が生ずる。

従って、電力不足による定着ローラの温度低下の問題を解決するためには、複数の像加熱装置を通過させる光沢モード時には、最初からスループットを落とすことで、単位時間あたりに画像に奪われる熱量を小さくする方法がある。

しかし、この方法では、最初からスループットが低下するため、生産性が低下する問題が発生する。

本発明は、複数個の像加熱手段を有する像加熱装置において、使用可能な電力の上限を上回ることなく、できるだけ高い生産性を維持し、画像出力中の熱不足による光沢ばらつきを防止することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の代表的な構成は、記録材上の画像を加熱する第一加熱手段と、前記第一加熱手段で加熱された画像を加熱する第二加熱手段と、前記第一加熱手段で加熱された画像を前記第二加熱手段で加熱するか否かを選択する選択手段と、前記第二加熱手段による加熱の選択がされたときに、前記第一加熱手段の温度が目標温調温度よりも低い第一温度未満になった場合、又は、前記第二加熱手段の温度が目標温調温度よりも低くかつ前記第一温度よりも高い第二温度未満になった場合に、前記第一加熱手段と第二加熱手段で加熱する記録材の単位時間当たりの記録材の枚数が少なくなるように制御する制御手段を有し、前記第二加熱手段の目標温調温度と前記第二温度の差は前記第一加熱手段の目標温調温度と前記第一温度の差よりも小さいことを特徴とする。

以上の本発明によれば、できるだけ高い生産性を維持し、画像出力中の熱不足による光沢ばらつきを防止することができる。

さらに本発明によれば、記録紙の種類や坪量、プリント温度などの条件が変化しても、定着性の確保と、光沢の安定性を確保できる最高の生産性で光沢プリントが可能となる。

使用可能電力の上限を上回ることなく、光沢プリント、非光沢プリントの両方に対応し、光沢プリント時でも非光沢プリント時でも定着性と光沢性を安定させ、高い生産性を維持することができる。

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

（１）画像形成装置例
図１は画像形成装置の一例の概略構成模型図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセスを用いた、タンデムタイプのカラーレーザプリンタである。

この画像形成装置内には第一、第二、第三、第四の４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、カラープリントモードの場合は、この各画像形成部において各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。

各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本例では電子写真感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接して中間転写体（中間転写ベルト）１３０が設置され、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー像が、中間転写体１３０上に１次転写され、さらに２次転写部で記録材Ｐ上に２次転写される。トナー像の２次転写を受けた記録材Ｐは第一の像加熱手段である第一定着装置（定着器、定着手段）９Ａへ導入され、次いで第二の像加熱手段である第二の定着装置９Ｂに導入されて、都合２回の熱圧定着処理をうけて、カラープリントとして装置外の排紙トレイ１８に排出される。

像担持体である感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周には、それぞれ帯電手段である帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像手段である現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、転写手段である１次転写帯電器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ及びクリーニング手段であるクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられ、感光ドラムの上方部にはさらに光走査手段としてレーザスキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが設置されている。

感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは矢印の反時計方向に回転駆動され、その周面がドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにより所定の極性・電位に一様に１次帯電される。その各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの一様帯電面に対してレーザスキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから出力される、画像信号に応じて変調されたレーザ光Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄによる走査露光がなされて、各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。すなわち、レーザスキャナ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、それぞれ、光源装置、ポリゴンミラー等が設置されていて、光源装置から発せられたレーザ光をポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。

現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが供給装置６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄにより所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像として可視化する。

中間転写体１３０は３本の並行ローラ１３、１４、１５間に懸回張設したエンドレスベルト部材であり、矢示の時計方向に感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとほぼ同じ周速度をもって回転駆動されている。

第一の画像形成部Ｐａの感光ドラム３ａ上に形成担持された上記第一色のイエロートナー像は、感光ドラム３ａと中間転写体１３０とのニップ部を通過する過程で、中間転写体１３０に印加される１次転写バイアスにより形成される電界と圧力により、中間転写体１３０の外周面に１次転写されていく。

以下、同様に、第二、第三、第四の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの感光ドラム３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成担持された、第二色のマゼンタトナー像、第三色のシアントナー像、第四色のブラックトナー像が順次に中間転写体１３０上に重畳転写され、中間転写体１３０上に目的のカラー画像に対応した合成カラートナー像が形成される。

１１は２次転写ローラであり、中間転写体１３０を懸回張設させた３本のローラ１３・１４・１５のうちのローラ１４に対して中間転写体１３０を挟ませて圧接させて中間転写体１３０との間に２次転写ニップ部を形成している。

一方、給紙カセット１０から記録材Ｐが１枚分離給紙されて、シートパス１６、シートパス１７、レジストローラ１２、転写前ガイドを通過して中間転写体１３０と２次転写ローラ１１との当接ニップである２次転写ニップ部に所定のタイミングで給送され、同時に２次転写ローラ１１に対して２次転写バイアスがバイアス電源からに印加される。これにより、中間転写体１３０上に重畳転写された合成カラートナー像の記録材Ｐへの一括２次転写がなされる。

２次転写ニップ部にて合成カラートナー像の転写を受けた記録材Ｐは中間転写体１３０から分離されてシートパス２３により定着装置（像加熱装置）９へ導入される。

この定着装置９は、第一の定着器９Ａ（第一像加熱手段）と第二の定着器９Ｂ（第二像加熱手段）の２つの像加熱手段を有しており、記録材搬送方向に対して上流側の第一の定着器９Ａに記録材を通過させた後に下流側の第二の定着器９Ｂへの通過が行なえる。記録材Ｐは、先ず第一の定着器９Ａへ導入されて１回目の熱圧定着を受ける。さらにシートパス２４・２５により第二の定着器９Ｂに導入されて２回目の熱圧定着を受け、シートパス２６によりカラープリントとして装置外の排紙トレイ１８に排出される。

１次転写が終了した感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれのクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像の形成以下に備えられる。

転写ベルト１３０上に残留したトナー及びその他の異物は、転写ベルト１３０の表面にクリーニングウエブ（不織布）１９を当接して、拭い取るようにしている。

白黒プリントモード（モノカラープリントモード）が選択されている場合は、上記の第一〜第四の４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄのうち、ブラックのトナー像を形成する第４の画像形成部Ｐｄだけが選択的に作像動作制御される。

また、白黒プリントや、カラープリントでも上質紙にプリントする場合など、低い光沢の画像を出力するための低光沢モードが選択された場合には、２次転写ニップ部にてトナー像の２次転写を受けたき記録材Ｐは、シートパス２３から第一の定着器９Ａに導入されて熱圧定着処理を受けた後、シートパス２４から、第一のフラッパ２７が制御されることで、第二の定着器９Ｂを回避するバイパス２８側に進路変更されて、第二の定着器９Ｂは通らずに、排紙トレイ１８に排出される。

また、上記の低光沢プリントモードでかつ両面コピーモードが選択されている場合には、第一の定着器９Ａを出てバイパス２８側に進路変更された、第一面側画像形成済みの記録材Ｐが、第二のフラッパ２９が制御されることで、再循環搬送機構側の両面パス３０に導入され、さらにスイッチバックシートパス３１内に入る。次いで該シートパス３１から引き出されて再搬送シートパス３２に誘導され、該シートパス３２から、シートパス１７、レジストローラ１２、転写前ガイドを通過して中間転写体１３０と２次転写ローラ１１との当接ニップである２次転写ニップ部に表裏反転状態で所定のタイミングで再導入される。これにより、記録材Ｐの第二面側に対して、中間転写体１３０上のトナー像の２次転写がなされる。２次転写ニップ部にて第二面に対するトナー像の２次転写を受けた記録材Ｐは中間転写体１３０から分離されて、シートパス２３から第一の定着器９Ａに導入されて第二面に対するトナー像の熱圧定着処理を受けた後、シートパス２４から、第一のフラッパ２７が制御されることで、第二の定着器９Ｂを回避するバイパス２８側に進路変更されて、第二の定着器９Ｂを通らずに、両面コピーとして排紙トレイ１８に排出される。

（２）定着装置９
図２は第一と第二の直列２つの定着器９Ａ・９Ｂを有する定着装置９部分の拡大図である。第一と第二の定着器９Ａ・９Ｂは記録材搬送方向に関して、第一の定着器９Ａは上流側の定着器であり、第二の定着器９Ｂは下流側の定着器となる。

本実施例における第一と第二の定着器９Ａ・９Ｂは共に略同形状の熱ローラ方式の定着器である。すなわち、第一と第二の各定着器９Ａ・９Ｂにおいて、５１・５２、１５１・１５２は回転する像加熱部材としての定着ローラ（回転加熱部材）と加圧部材としての加圧ローラである。加圧ローラ５２・１５２は定着ローラ５１・１５１に対して圧接して記録材を挟持搬送するニップ部（定着ニップ部）ＮＡ・ＮＢを形成する。定着ローラ５１・１５１は不図示の駆動系により矢印の時計方向に回転駆動される。加圧ローラ５２・１５２はこの定着ローラ５１・１５１の回転に従動して回転する。

１）第一の定着器９Ａ
第一の定着器９Ａにおいては、未定着トナー像と接する像加熱部材としての定着ローラ５１（第一像加熱部材）の構成は、外径φ７５．０ｍｍのＡｌからなる円筒状芯金（中空芯金）５１ａ上に、弾性層５１ｂとして厚さ２．５ｍｍのシリコンゴム層を形成し、さらにその表面に離型性層５１ｃとして３０μｍ厚みのＰＦＡチューブを被覆した外径約φ８０ｍｍのものを用いた。この定着ローラ５１の円筒状芯金５１ａには加熱体たるハロゲンランプヒータＨ１を内包させてある。また定着ローラ５１に対して接触または非接触に温度検知手段（温度センサ）としてのサーミスタＴＨ１を配設してある。

また、加圧部材としての加圧ローラ５２の構成は、外径φ７６．０ｍｍのＡｌからなる円筒状芯金（中空芯金）５２ａ上に、弾性層５２ｂとして厚さ２．０ｍｍのシリコンゴム層を形成し、さらにその表面に離型性層５２ｃとして３０μｍ厚みのＰＦＡチューブを被覆した、外径約φ８０ｍｍのものを用いた。この加圧ローラ５２の円筒状芯金５２ａには加熱体たるハロゲンランプヒータＨ２を内包させてある。また加圧ローラ５２に対して接触または非接触に温度検知手段としてのサーミスタＴＨ２を配設してある。

この第一の定着器９Ａにおいては、上記の定着ローラ５１と加圧ローラ５２とを総圧７００Ｎで加圧接触させて、ニップ幅（記録材搬送方向の寸法）約１０ｍｍの定着ニップ部ＮＡを形成させている。

２）第二の定着器９Ｂ
第二の定着器９Ｂにおいては、未定着トナー像と接する像加熱部材としての定着ローラ１５１（第二像加熱部材）の構成は、外径φ７７．０ｍｍのＡｌからなる円筒状芯金（中空芯金）１５１ａ上に、弾性層１５１ｂとして厚さ１．５ｍｍのシリコンゴム層を形成し、さらにその表面に離型性層１５１ｃとして３０μｍ厚みのＰＦＡチューブを被覆した外径約φ８０ｍｍのものを用いた。この定着ローラ１５１の円筒状芯金１５１ａには加熱体たるハロゲンランプヒータＨ３を内包させてある。また定着ローラ１５１に対して接触または非接触に温度検知手段としてのサーミスタＴＨ３を配設してある。

また、加圧部材として加圧ローラ１５２の構成は、外径φ７７．０ｍｍのＡｌからなる円筒状芯金１５２ａ上に、弾性層１５２ｂとして厚さ１．５ｍｍのシリコンゴム層を形成し、さらにその表面に離型性層１５２ｃとして３０μｍ厚みのＰＦＡチューブを被覆した、外径約φ８０ｍｍのものを用いた。この加圧ローラ１５２の円筒状芯金１５２ａには加熱体たるハロゲンランプヒータＨ４を内包させてある。また加圧ローラ１５２に対して接触または非接触に温度検知手段としてのサーミスタＴＨ４を配設してある。

この第二の定着器９Ｂにおいては、上記の定着ローラ１５１と加圧ローラ１５２とを総圧１０００Ｎで加圧接触させて、ニップ幅約５ｍｍの定着ニップ部ＮＢを形成させている。

上記の第一と第二の定着器９Ａ・９Ｂとにおいて、第一の定着器９Ａのニップ部ＮＡのニップ幅が第二の定着器９Ｂのニップ部ＮＢのニップ幅よりも広い設定であり、また第一の定着器９Ａのニップ部の平均圧力が第二の定着器９Ｂのニップ部の平均圧力よりも小さい設定である。ちなみに平均圧力とは、加圧力を実際に加圧されている面積で割った値である。

図３は上記第一と第二の定着器９Ａ・９Ｂの温度制御系統のブロック図である。１００は本体制御部（ＣＰＵ）であり、第一と第二の定着器９Ａ・９Ｂの温度制御を含めて画像形成装置の全体的な画像形成動作シーケンス制御を司る。Ｅ１〜Ｅ４はそれぞれヒータＨ１〜Ｈ４に対する給電部である。

第一の定着器９Ａにおいて、定着ローラ５１は給電部Ｅ１からヒータＨ１に給電がなさ
れて該ヒータＨ１の発熱で加熱される。該定着ローラ５１の表面温度がサーミスタＴＨ１
で検知され、その温度情報が本体制御部１００にフィードバックされる。本体制御部１０
０はサーミスタＴＨ１からフィードバックされる定着ローラ表面温度情報（第一定着温度
）が目標温調温度である所定の第一定着目標温度（第一設定温度）Ｔ１１、本実施例では１８０℃に温調されるように給電部Ｅ１からヒータＨ１に対する供給電力を制御する。

また、第一の定着器９Ａにおいて、加圧ローラ５２は給電部Ｅ２からヒータＨ２に給電がなされて該ヒータＨ２の発熱で加熱される。該加圧ローラ５２の表面温度がサーミスタＴＨ２で検知され、その温度情報が本体制御部１００にフィードバックされる。本体制御部１００はサーミスタＴＨ２からフィードバックされる加圧ローラ表面温度情報が所定の表面温度、本実施例では１４０℃に温調されるように給電部Ｅ２からヒータＨ２に対する供給電力を制御する。

第二の定着器９Ｂにおいて、定着ローラ１５１は給電部Ｅ３からヒータＨ３に給電がな
されて該ヒータＨ３の発熱で加熱される。該定着ローラ１５１の表面温度がサーミスタＴ
Ｈ３で検知され、その温度情報が本体制御部１００にフィードバックされる。本体制御部
１００はサーミスタＴＨ３からフィードバックされる定着ローラ表面温度情報（第二定着
温度）が目標温調温度である所定の第二定着目標温度（第二設定温度）Ｔ２１、本実施例では２００℃に温調されるように給電部Ｅ１からヒータＨ１に対する供給電力を制御する。

また、第二の定着器９Ｂにおいて、加圧ローラ１５２は給電部Ｅ４からヒータＨ４に給電がなされて該ヒータＨ４の発熱で加熱される。該加圧ローラ５２の表面温度がサーミスタＴＨ４で検知され、その温度情報が本体制御部１００にフィードバックされる。本体制御部１００はサーミスタＴＨ４からフィードバックされる加圧ローラ表面温度情報が所定の表面温度、本実施例では１４０℃に温調されるように給電部Ｅ４からヒータＨ４に対する供給電力を制御する。

１０１は光沢プリントモードと低光沢プリントモードの選択手段であり、画像形成装置の制御盤（不図示）に配設されている。オペレータが選択指定操作することで、本体制御部１００に光沢プリントモードまたは低光沢プリントモードの選択指定がなされる。

光沢プリントモードは、コート紙などの光沢の高い記録紙にカラープリントする場合である。低光沢プリントモードは、白黒プリントや、カラープリントでも上質紙にプリントする場合である。

光沢プリントモードが選択さた場合には、本体制御部１００は、前記のように、２次転写ニップ部にて合成カラートナー像の転写を受けた記録材Ｐを、第一の定着器９Ａ、次いで第二の定着器９Ｂへと順次に導入して都合２回の定着処理を受けさせた後に排紙トレイ１８に排出する記録材搬送制御を実行する。

低光沢プリントモードが選択さた場合には、本体制御部１００は、前記のように、２次転写ニップ部にてトナー像の転写を受けた記録材Ｐを、第一の定着器９Ａに導入した後、第一のフラッパ２７により第二の定着器９Ｂを回避するバイパス２８側に進路変更させて、第二の定着器９Ｂを通さずに排紙トレイ１８に排出させる記録材搬送制御、あるいはさらに両面プリントモードの場合には、第二のフラッパ２９を制御して再循環搬送機構側の両面パス３０に導入する記録材搬送制御を実行する。
即ち、上記の選択手段１０１は、第一の定着器９Ａと、第二の定着器９Ｂと、第一の定着器９Ａによる加熱の後に第二の定着器９Ｂによる加熱の選択をする加熱選択手段である。

（３）第一と第二の定着器９Ａ・９Ｂの電力配分
本実施例における画像形成装置は２００Ｖ−１５Ａコンセントを使用し、総電力として３０００Ｗを使用することが出来る。画像形成や記録材搬送等に使用する電力を除くと、第一と第二の定着装置９Ａ・９Ｂで使用可能な平均的電力は１６００Ｗである。

以下、第一の定着器９Ａを第一定着９Ａ、第二の定着器９Ｂを第二定着９Ｂと略記する。

低光沢プリント時は、第二定着９Ｂには記録材を通紙しないので該第二定着９Ｂは温調温度を保持し、スタンバイ状態を保てるだけの電力が投入されればよく、残りの電力は第一定着９Ａで使用可能である。

光沢プリント時には、記録材は第二定着９Ｂを通過するため、該第二定着９Ｂにも電力を投入する必要がある。

第一定着９Ａと第二定着９Ｂの、光沢プリントモード時、および低光沢プリントモード時における電力配分は、以下の表１のようにした。

本体制御部１００は、光沢プリントモード時、および低光沢プリントモード時において、表１の電力を上回らないように、第一定着９ＡのヒータＨ１・Ｈ２と、第二定着９ＢのヒータＨ３・Ｈ４のＯＮ−ＯＦＦタイミングを制御することによって、第一定着９Ａと第二定着９Ｂの全体での電力が１６００Ｗを超えないように制御する。

１）低光沢プリントモード時
上記の電力配分設定で行った低光沢プリントモード時の実験結果を以下に説明する（電力配分：第一定着９Ａ−１２００Ｗ、第二定着９Ｂ−４００Ｗ）。

画像形成部およびに第一定着９Ａと第二定着９Ｂの記録材搬送速度（プロセス速度）は２００ｍｍ／ｓｅｃであり、１分間あたりのＡ４用紙のプリント枚数（スループット）を５０ＰＰＭ（通常のスループット）で実験を行った。

図４は、坪量１０５ｇの上質紙を用いて非光沢プリントモードの設定において連続プリントした場合の、第一定着９Ａの定着ローラ５１の表面温度（第一定着温度）と、第二定着９Ｂの定着ローラ１５１の表面温度（第二定着温度）との温度変化を示している。

第一定着温度は目標温度（第一定着目標温度）Ｔ１１である１８０℃からスタートし、記録材の導入により一旦１６０℃程度まで低下し、そのあと徐々に温度が回復する傾向を示している。この原因は、定着ローラ芯金５１ａ上にある弾性層としてのシリコンゴム層５１ｂが断熱層として作用しているためであり、導入された記録材に熱を奪われて定着ローラ表面の温度が低下するによって内部のヒータＨ１が充分な熱量を供給しても、表面に熱量が伝わるまでに時間を要する事に由来する。

第一定着温度が１５０℃以下に低下すると定着性が悪化し、ベタ部のトナーが剥がれる等の定着不良が発生する。本実験結果では第一定着温度が１５０℃以上をキープしているために、定着不良は発生しなかった。

なお、第二定着温度は、低光沢プリントモード時においては第二定着９Ｂには記録材Ｐの導入がなされないので、目標温度（第二定着目標温度）Ｔ２１である２００℃が維持される。

２）光沢プリントモード時
次に、光沢プリントモード時の実験結果を以下に説明する。

２−１）比較例１
図５は光沢プリントモードに設定して連続プリントを行った場合の第一定着温度と第二定着温度との温度変化を示している（電力配分：第一定着９Ａ−９００Ｗ、第二定着９Ｂ−７００Ｗ）。

第一定着温度は第一定着目標温度Ｔ１１の１８０℃から徐々に温度が低下し、最終的には定着不良発生温度である１５０℃を下回っている。この原因は、定着ローラ内部のヒータ電力が低光沢プリントモード時の１２００Ｗから光沢プリントモード時の９００Ｗに変更された事で、熱量が不足した事に由来する。また、第二定着温度も第二定着目標温度Ｔ２１の２００℃から徐々に温度が低下し、最終的には１８０℃程度を推移している。

この比較例１では、第一定着温度が最終的には１５０℃を下回り定着不良が発生してしまったが、定着不良を回避するためには、第一定着温度が定着不良発生温度近傍にまで低下した事を検知し、画像形成および記録材搬送をストップして第一定着温度が回復するのを待つ必要がある。

この比較例１において画像部の光沢度は、プリント初期の５０程度から３０程度まで低下しており、光沢度の変化が大きくなってしまった。光沢度の測定には日本電色工業株式会社製、ＰＧ−１の６０°タイプを使用した。

２−２）比較例２
本比較例２は、上記比較例１において、電力配分を、第一定着９Ａに１１００Ｗ、第二定着９Ｂに５００Ｗ、に変更したものである。

図６はこの比較例２の場合の第一定着温度と第二定着温度との温度変化を示している。

第一定着温度は、第一定着目標温度Ｔ１１の１８０℃から徐々に温度が低下し、定着不良発生温度である１５０℃を下回らずに、１６０℃近傍を推移している。一方で、第二定着温度は第二定着目標温度Ｔ２１の２００℃から徐々に温度が低下し、最終的には１７０℃程度を推移している。

この比較例２の場合の出力プリント画像の光沢度の変化は、プリンと初期の光沢度は５０程度であったが、最終的には１５程度となってしまい、低光沢プリントモード時の光沢と同程度となってしまい、光沢プリントモードの意味をなさないものとなってしまった。

２−３）実施例１
本実施例１において、光沢プリントモード時の第一定着９Ａと第二定着９Ｂとに対する電力配分は、第一定着９Ａ−９００Ｗ、第二定着９Ｂ−７００Ｗである。

第一の定着器９Ａにおける目標温調温度である第一定着目標温度Ｔ１１を１８０℃とし、この第一定着目標温度Ｔ１１よりも低い第一温度である所定の比較基準温度（以下、ダウン温度と記す）Ｔ１２を１６０℃に設定した。また、第二の定着器９Ｂにおける目標温調温度である第二定着目標温度Ｔ２１を２００℃とし、それよりも低い第二温度である所定のダウン温度Ｔ２２を１９０℃に設定した。ダウン温度は第一または第二定着目標温度Ｔ１１・Ｔ２１と定着性が確保できない定着不良発生温度との間の温度に設定される。

サーミスタＴＨ１とＴＨ３で検知された第一定着温度と第二定着温度は本体制御部１００で参照温度データとしてメモリされている上記の各ダウン温度Ｔ１２、Ｔ２２と比較され、本体制御部１００を介してスループット制御部１０２（図３：記録材の単位時間当りの搬送枚数を切換える搬送枚数切換手段）にフィードバックされ、図７のフローチャートに従ってスループット制御（記録材の搬送間隔（紙間）制御）が実行される。

すなわち、本体制御部１００とスループット制御部１０２は、第一定着９Ａの検知温度とダウン温度Ｔ１２との比較結果及び第二定着９Ｂの検知温度とダウン温度Ｔ２２との比較結果との比較結果との組み合わせに基づいて記録材を単位時間当たりに通過させる枚数（スループット）を切り替える制御シーケンスを実行する。

制御１：本体制御部１００は、サーミスタＴＨ３で検知される第二定着温度がダウン温度Ｔ２２（１９０℃）以上であり、サーミスタＴＨ１で検知される第一定着温度がダウン温度Ｔ１２（１６０℃）以上であれば、スループット制御部１０２により画像形成装置のスループットを変更すること無しに、通常のスループットである５０ＰＰＭを維持させて画像形成動作を実行させる。

制御２：本体制御部１００は、サーミスタＴＨ３で検知される第二定着温度はダウン温度Ｔ２２（１９０℃）以上であるけれども、サーミスタＴＨ１で検知される第一定着温度がダウン温度Ｔ１２（１６０℃）よりも低い状態となったときには、スループット制御部１０２により画像形成装置のスループットを４５ＰＰＭに低下させて画像形成動作を実行させる。

制御３：本体制御部１００は、サーミスタＴＨ３で検知される第二定着温度がダウン温度Ｔ２２（１９０℃）よりも低い状態になり、サーミスタＴＨ１で検知される第一定着温度はダウン温度Ｔ１２（１６０℃）以上の状態であるときには、この場合も、スループット制御部１０２により画像形成装置のスループットを４５ＰＰＭに低下させて画像形成動作を実行させる。

制御４：本体制御部１００は、サーミスタＴＨ３で検知される第二定着温度がダウン温度Ｔ２２（１９０℃）よりも低い状態になり、またサーミスタＴＨ１で検知される第一定着温度もダウン温度Ｔ１２（１６０℃）よりも低い状態になったときには、スループット制御部１０２により画像形成装置のスループットを４０ＰＰＭに低下させて画像形成動作を実行させる。

図８は上記のスループット制御シーケンス下における第一定着温度と第二定着温度との温度変化を示している。第一定着温度と第二定着温度は連続プリントによって共に温度が低下するが、図７で示した制御方法に従ってスループットが順次ダウンすることで、最終的には安定的な温度を推移している。その結果、第一定着温度は１６０℃以上をキープし、安定した定着性を得ることが出来た。また第二定着温度は１９０℃以上をキープし、光沢度は５０〜４５以内の変動に収まり、安定した光沢度を得ることが出来た。

これらの実験をから考察すると、第一定着温度の温度変動は定着性に関与するが、第二定着後の画像光沢にはあまり関与していないと考えられる。

この理由は以下の様に考えられる。すなわち、第一定着９Ａと第二定着９Ｂのニップ構成を比較すると、第一定着９Ａは、比較的低温（Ｔ１１≦Ｔ２１の関係をなす）で、長時間（ニップ部ＮＡの幅−大）で加熱する定着プロセスであるのに対し、第二定着９ｂは、比較的高温で、短時間（ニップ部ＮＢの幅−小）で加熱する定着プロセスである。この様なニップ構成をとると、第一定着９Ａは積層されたトナー層の内部までじっくり低温で加熱し、記録材とトナーの界面付近まで溶融することによって固着度を上げる様に作用する。一方で、第二定着９Ｂはトナー層の極表面近傍のみを加熱し、表面を平滑化することによって光沢性をアップするように作用する。

この事は次のような身近な事例と比較すると理解しやすい。つまり、肉や卵などを調理する際に、低温のフライパンでゆっくり加熱すれば、表面を焦がさずに肉の中まで火を通すことが出来る。同じように定着ニップ内でも低温でゆっくり加熱すれば、トナーの内部まで加熱し、トナーと記録材界面部まで充分に溶融し、記録材との密着性を得ることが出来る。この時に加圧力は比較的低くても、加熱時間が長ければ充分な定着性は得られる。

一方で、高温に加熱したフライパンを用いて瞬間的に加熱すれば、表面に焦げ色を付け、中には火を通さずに調理することができる。同じように、定着ニップ内でも高温で短時間に加熱すればトナー表面のみを加熱し、加圧力が充分に高ければ、表面の凹凸を平滑化して、光沢の高い画像を得ることができる。

ゆえに、光沢プリントモードにおける２回定着後の光沢性は、第二定着９Ｂが最も支配的であり、第一定着９Ａ後の画像の光沢が低くても、第二定着９Ｂが充分になされると、第二定着９Ｂ後の光沢は高くすることが可能である。

以上の事から、本実施例において第一定着９Ａにおけるダウン温度Ｔ１２は定着性を確保するために設定する事が重要であり、第二定着９Ｂにおけるダウン温度Ｔ２２は光沢度を安定させるために重要となる。

よって、第一定着９Ａにおける第一温度であるダウン温度Ｔ１２よりも第二定着９Ｂにおける第二温度であるダウン温度Ｔ２２を高温に設定する（Ｔ１２≦Ｔ２２）、あるいは、第一定着９Ａにおける（目標温調温度である第一定着目標温度Ｔ１１−第一温度であるダウン温度Ｔ１２）を第二定着９Ｂにおける（目標温調温度である第二定着目標温度Ｔ２１−第二温度であるダウン温度Ｔ２２）以上とすることで（（Ｔ１１‐Ｔ１２）≧（Ｔ２１−Ｔ２２））、定着性の確保と、光沢の安定性を確保しつつ、なるべく生産性の高い状態で光沢プリントが可能となる。

本実施例では、第一定着９Ａにおける（Ｔ１１−Ｔ１２）を１８０℃‐１６０℃＝２０℃、及び第二定着９Ｂにおける（Ｔ２１−Ｔ２２）を２００℃‐１９０℃＝１０℃としているが、本発明は何もこの条件に制約されるものではない。

さらに、記録材の種類や坪量、プリント温度などの条件が変化しても、本発明によって定着性の確保と、光沢の安定性を確保できる最高の生産性で光沢プリントが可能となる。

また、光沢プリントモードと低光沢プリントモードが混在するようなプリントジョブに対しても、本発明によって定着性を確保と、光沢の安定性を確保しつつ、なるべく生産性の高い状態で光沢プリントが可能となる。

本実施例では、第一定着９Ａと第二定着９Ｂのダウン温度Ｔ１２・Ｔ２２を各々１つだけ設定したが、もっと細かく多段階に設定しても何ら問題はない。また最低ダウン温度より低い温度に、プリントのストップを命令するストップ温度を設定してもよい。

本実施例では、ダウン温度を設定して、その温度に到達したか否かによりスループットを変更するものであったが、その他の方法として単位時間当りまたは単位枚数当りの温度低下率を算出し、その算出された温度低下率が設定値よりも大きいとスループットを変更するような方法であっても、同様の効果を得ることができる。その場合には、第二像加熱手段による加熱が選択されているときには、スリープットの変更の判断基準となる第一像加熱手段の温度低下率の値は、第二像加熱手段の温度低下率の値よりも大きい構成であることが望ましい。即ち、画像の光沢に大きい影響を与える第二像加熱手段の温度変化は第一像加熱手段の温度変化よりも小さくすることが必要であるためである。

本実施例において画像形成装置は実施例１と同じ形態（図１）を用いた。実施例１では第一の定着器９Ａを定着ローラと加圧ローラのローラ対としたが、本実施例では定着ローラに複数のローラで張架された定着ベルトを当接させ、定着ベルト内から加圧部材で定着ローラを加圧するベルト定着構成とした。

すなわち、図９のように、回転自在に配設された定着ローラ５１と、複数のローラ６１・６２・６３に張架され、定着ローラ５１に圧接しながら回転するエンドレスの定着ベルト５２と、定着ベルト５２を定着ローラ５１へ加圧する加圧パッド７０および加圧パッド支持部材７１とを有した構成となっている。

定着ローラ５１はＡｌ、Ｆｅなどからなる芯金上にシリコンゴムやフッ素ゴム等の弾性体層を被覆した構成になっている。定着ベルト５２はポリイミド等の樹脂またはニッケル等の金属からなる基材の表面にシリコンゴムやフッ素ゴム等の弾性体層を被覆した構成になっている。

また、定着ローラ５１の内部には、実施例１の定着ローラ５１と同様に、ハロゲンランプ等のヒータＨ１が配設されている。また、定着ローラ５１にはサーミスタＴＨ１が接触または非接触に配設されており、温度調節回路を介してヒータＨ１への電圧を制御することにより定着ローラ５１の表面の温度調節を行っている。

ローラ６１は金属からなる分離ローラで、定着ベルト５２を介して定着ローラ５１に食い込むように加圧することにより定着ローラ５１の弾性体を変形させ記録材Ｐを定着ローラ５１の表面から分離している。

以上のように、定着ローラ５１と定着ベルト５２、加圧パッド７０によって定着ニップＮＡを形成すると、定着ローラ５１の外周に巻きつくように幅広いニップを形成することが可能となり、高速化に対して有利になる。

また、ローラ対による定着装置の場合はニップ幅を広くとる場合は弾性体層を厚くしなければならず、省エネに対して不利になっていたのに対し、このようなベルトを用いた定着装置では、定着ローラ５１の弾性体層を厚くすることなく広いニップを形成することが可能となるので、弾性体層による熱伝達のロスを防ぐことが可能となり、省エネに有効である。

ベルト定着を用いているために、低い加圧力でも広いニップ幅を得るとこが可能となる。本実施例の構成では、第一の定着器９Ａの加圧力を実施例１と同様に７００Ｎと設定し、ニップ幅を２２ｍｍに設定した。ニップ幅を広く設定することによって、定着不良発生温度は１３０℃であった。また、第一定着目標温度Ｔ１１は１６０℃とし、ダウン温度Ｔ１２は１４０℃に設定し、その他の条件を実施例１と同様にして、実施例１と同様の実験を行ったところ、上記定着条件でも同様の効果があることが確認できた。

以上のように、定着ベルトによって定着ニップを広くし、記録材に十分熱を加える構成とすることによっても、本発明の効果を確認することが出来た。

実施例１における画像形成装置の概略構成図である。 定着装置部分の拡大図である。 第一と第二の定着器の温度制御系統のブロック図である。 低光沢プリントモード時における、第一と第二の定着器の温度推移を表す図である。 比較例１の、光沢プリントモード時における、第一と第二の定着器の温度推移を表す図である。 比較例２の、光沢プリントモード時における、第一と第二の定着器の温度推移を表す図である。 実施例１における、光沢プリントモード時における、スループット制御ロジックチャートを表す図である。 実施例１の、光沢プリントモード時における、第一と第二の定着器の温度推移を表す図である。 実施例２において第一の定着器として用いたベルト定着装置の概略構成図である。

符号の説明

９・・定着装置（像加熱装置）、９Ａ・・第一の定着器（像加熱手段）、９Ｂ・・第二の定着器（像加熱手段）、Ｐ・・記録材

Claims (4)

1. 記録材上の画像を加熱する第一加熱手段と、
   前記第一加熱手段で加熱された画像を加熱する第二加熱手段と、
   前記第一加熱手段で加熱された画像を前記第二加熱手段で加熱するか否かを選択する選択手段と、
   前記第二加熱手段による加熱の選択がされたときに、前記第一加熱手段の温度が目標温調温度よりも低い第一温度未満になった場合、又は、前記第二加熱手段の温度が目標温調温度よりも低くかつ前記第一温度よりも高い第二温度未満になった場合に、前記第一加熱手段と第二加熱手段で加熱する記録材の単位時間当たりの記録材の枚数が少なくなるように制御する制御手段を有し、
   前記第二加熱手段の目標温調温度と前記第二温度の差は前記第一加熱手段の目標温調温度と前記第一温度の差よりも小さいことを特徴とする像加熱装置。
2. 前記制御手段は前記第二加熱手段の目標温調温度と前記第二温度の差は前記第一加熱手段の目標温調温度と前記第一温度の差よりも小さくなるように前記第一加熱手段と前記第二加熱手段へ供給する熱量を制御することを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記第一加熱手段はニップで記録材上の画像を加熱し、前記第二加熱手段は前記第一加熱手段のニップよりも記録材搬送方向の幅が狭いニップで記録材上の画像を加熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の像加熱装置。
4. 前記第二加熱手段のニップ部の平均圧力は前記第一加熱手段のニップ部の平均圧力よりも高いことを特徴とする請求項３に記載の像加熱装置。