JP2007193165A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着手段によって小サイズの用紙にトナー像を連続して定着した後に、大サイズの用紙にトナー像を定着する場合のように、非通紙領域で熱が消費されず蓄熱されることに伴う紙しわの発生や、定着性の不均一等が発生することを、適切な空回転時間を設定することによって防止でき、画像形成動作を開始するまでの無駄な待ち時間を短縮することが可能な画像形成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】定着手段によって最大サイズよりも小さいサイズの用紙を連続して定着した後、当該連続して定着したサイズの用紙よりもサイズの大きな用紙に未定着トナー像を定着する際に、前記回転部材の空回転を実行する空回転実行手段と、前記空回転実行手段が実行する空回転時間を、次に定着処理を行う用紙の画像情報に応じて制御する空回転時間制御手段とを備えるように構成して課題を解決した。
【選択図】図１

Description

この発明は、電子写真方式等を採用した複写機やプリンター、ファクシミリ、あるいはこれらの機能を兼ね備えた複合機等の画像形成装置に関し、特に、定着手段によって小サイズの用紙にトナー像を連続して定着した後に、大サイズの用紙にトナー像を定着する場合のように、非通紙領域で熱が消費されず蓄熱されることに伴う技術的課題を、長い非通紙の空白時間を要することなく解決可能とした画像形成装置に関するものである。

特開平０４−３２２２８４号公報 特開平１１−７３０５５号公報 特開２００２−７２７６３号公報 特開平１１−５２７８８号公報

従来、この種の電子写真方式を採用した複写機やプリンター等の画像形成装置においては、感光体ドラム上に画像情報に応じてトナー像を形成し、当該感光体ドラム上に形成されたトナー像を、用紙上に直接転写するか、あるいは、同一又は複数の感光体ドラム上に順次形成されるイエロー、マゼンタ、シアン、黒等の互いに色の異なる複数のトナー像を、一旦、中間転写体上に重ね合わせた状態で転写した後、当該中間転写体から用紙上に一括して転写した後、定着装置によって用紙にトナー像を定着することにより、モノクロやフルカラーの画像を形成するように構成されている。

ところで、かかる画像形成装置では、定着装置によって用紙上にトナー像を定着する際に、小サイズの用紙を連続して通紙することにより定着処理を行うと、定着装置の加熱ロール等の加熱部材は、最大サイズの用紙を定着可能なように加熱されるため、最大サイズの用紙と小サイズの用紙とのサイズ差に対応する非通紙領域では、定着ニップ部において熱が消費されずに蓄熱されることになる。

その結果、上記画像形成装置では、定着装置の加熱ロールの非通紙領域の温度が、所定の定着温度よりも高い温度に昇温してしまい、加熱ロールの非通紙領域の部分が過大に熱膨張し、用紙に皺が発生したり、通紙領域との間に定着性に差が生じるという問題点を有していた。

そこで、かかる定着装置の非通紙部の昇温に伴う問題点を解決し得る技術としては、特開平０４−３２２２８４号公報等に開示されているものが既に提案されている。

この特開平０４−３２２２８４号公報に係る画像形成装置は、定着ローラと該定着ローラに圧接される加圧ローラとを備え、少なくとも定着ローラを加熱することにより未定着トナー像を転写紙に加熱定着する定着装置と、該定着装置に設けられ、定着ローラの軸線方向にて異なる複数の領域の温度を検知する温度検知手段と、前記転写紙が排出されたことを検知する手段とを有し、複数の異なる紙サイズの記録画像が得られる画像形成装置において、紙サイズが最大サイズ以外の記録画像を複数枚形成し、その最後の転写紙が前記排出検知手段によって検知された信号により、前記定着ローラの所定時間空回転するように構成したものである。

しかし、上記特開平０４−３２２２８４号公報に係る画像形成装置の場合には、最後の転写紙が排出検知手段によって検知された信号により、定着ローラの所定時間空回転するように構成したものであり、前ジョブと次ジョブの合間に、定着ローラの温度分布が十分に均一化するまで、定着ローラを所定時間だけ空回転させた場合には、当該空回転の時間だけ長い空白時間を必要とし、画像形成装置の実質的な動作が短くなり、近年の高い生産性が要求される画像形成装置には適用できないという問題点を有していた。

そこで、上記の問題点を解決し得る技術としては、特開平１１−７３０５５号公報、特開２００２−７２７６３号公報、及び特開平１１−５２７８８号公報等に開示されたものが既に提案されている。

上記特開平１１−７３０５５号公報に係る画像形成装置の制御方法は、未定着像を担持したシート状の転写材への熱伝導のための外周面を有する回転体状の回転自在な定着体と、上記転写材を介して定着体に圧接される回転体状の回転自在な加圧体と、少なくとも定着体を加熱する加熱手段と、加圧体を回転駆動せしめる駆動機構とが設けられている加熱定着装置を備える画像形成装置の制御方法であって、複数枚の転写材への連続した定着処理後に、第一の規定時間に亘り駆動機構が加圧体を一方向に複数回転せしめることとする加熱定着装置を備える画像形成装置の制御方法において、Ｂ５サイズの転写材よりもサイズの小さい転写材たる小サイズ紙への複数枚に亘る連続定着処理後には、第一の規定時間よりも長い第二の規定時間に亘り駆動機構が加圧体を一方向に複数回転せしめるように構成されている。

また、上記特開２００２−７２７６３号公報に係る画像形成装置は、（Ａ01）互いに圧接しながら回転し且つ圧接領域により形成される定着領域を通過する記録シート上の未定着トナー像を定着する加熱定着用回転部材および加圧定着用回転部材、（Ａ02）前記加熱定着用回転部材の内部に配置され且つ前記記録シートの幅方向に延びて配置された大サイズシート定着時に使用する大サイズ時使用ヒータおよび前記大サイズシートに比較して小サイズのシート定着時に使用する小サイズ時使用ヒータと、前記加熱定着用回転部材とを有する加熱定着部材、（Ａ03）前回ジョブで使用したシートサイズおよび画像記録枚数を記憶する前回ジョブ情報記憶手段、（Ａ04）前回ジョブ終了時から次回ジョブ指令信号の入力時までの経過時間を計測する経過時間検出手段、（Ａ05）次回ジョブで使用するシートサイズを検出し記憶する次回ジョブのシートサイズ記憶手段、（Ａ06）前回ジョブで使用したシートが小サイズシートで次回ジョブで使用するシートが大サイズシートの場合に、前記経過時間に応じて前記小サイズ時使用ヒータのみをオンにして、前記加熱定着用回転部材および加圧定着用回転部材の空回転を実行する空回転実行手段を備えるように構成したものである。

さらに、上記特開平１１−５２７８８号公報に係る画像形成装置は、画像を熱で定着させる定着ローラを有し、電源投入後、コピー動作を開始する前に定着ローラを回転させる準備動作を行う画像形成装置において、ユーザによるコピー開始の指示があったとき、その指示により指定されたコピー条件に応じて、前記準備動作における前記定着ローラの回転時間を決定する回転時間決定手段と、該回転時間決定手段により決定された時間の経過の確認後に直ちに前記準備動作を停止して、コピー動作を開始する制御手段と、を備えるように構成したものである。

しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開平１１−７３０５５号公報に係る画像形成装置の制御方法の場合は、Ｂ５サイズの転写材よりもサイズの小さい転写材たる小サイズ紙への複数枚に亘る連続定着処理後に、第一の規定時間よりも長い第二の規定時間に亘り駆動機構が加圧体を一方向に複数回転せしめるように構成したものであるため、非通紙領域の温度が昇温することに起因する問題を解決するには、第二の規定時間をある程度長く設定せざるを得ず、単に、定着ローラを所定時間だけ空回転する特開平０４−３２２２８４号公報に比べれば、空回転時間を短縮することはできても、空回転時間を適切に設定することができないという問題点を有していた。

また、上記特開２００２−７２７６３号公報に係る画像形成装置の場合には、前回ジョブで使用したシートが小サイズシートで次回ジョブで使用するシートが大サイズシートの場合に、経過時間に応じて前記小サイズ時使用ヒータのみをオンにして、前記加熱定着用回転部材および加圧定着用回転部材の空回転を実行する空回転実行手段を備えるように構成したものであるが、小サイズ時使用ヒータが別途必要となり、コストアップを招くとともに、空回転を実行しても、環境温度の相違等によって、加熱定着用回転部材の温度が十分低下するか否か不明であり、やはり、空回転時間を適切に設定することができないという問題点を有していた。

さらに、上記特開平１１−５２７８８号公報に係る画像形成装置の場合には、画像を熱で定着させる定着ローラを有し、電源投入後、コピー動作を開始する前に定着ローラを回転させる準備動作を行う画像形成装置に関するものであり、前の定着処理に伴う定着ローラの非通紙領域の温度が不均一となることに起因する問題点に対しては効果が得られないという問題点を有していた。

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、定着手段によって小サイズの用紙にトナー像を連続して定着した後に、大サイズの用紙にトナー像を定着する場合のように、非通紙領域で熱が消費されず蓄熱されることに伴う紙しわの発生や、定着性の不均一等が発生することを、適切な空回転時間を設定することによって防止でき、画像形成動作を開始するまでの無駄な待ち時間を短縮することが可能な画像形成装置を提供することにある。

すなわち、請求項１に記載された発明は、未定着トナー像が転写された用紙を、少なくとも一方が加熱源を有する一対の回転部材によって挟持しつつ搬送することにより、未定着トナー像を用紙上に定着する定着手段を備えた画像形成装置において、
前記定着手段によって最大サイズよりも小さいサイズの用紙を連続して定着した後、当該連続して定着したサイズの用紙よりもサイズの大きな用紙に未定着トナー像を定着する際に、前記回転部材の空回転を実行する空回転実行手段と、
前記空回転実行手段が実行する空回転時間を、次に定着処理を行う用紙の画像情報に応じて制御する空回転時間制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

また、請求項２に記載された発明は、前記空回転時間制御手段は、次に定着処理を行う用紙の平均画像密度、特定領域の画像情報、用紙の搬送方向に沿った中間部から後端部の画像情報、用紙の先端から搬送方向に沿って１００ｍｍ以降の画像情報のうちの、少なくともいずれか１つに応じて空回転時間を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。

さらに、請求項３に記載された発明は、前記画像情報は、画像の構造についての情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置である。

又、請求項４に記載された発明は、前記画像の構造情報は、画像のドット処理、又は誤差拡散処理についての情報であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置である。

更に、請求項５に記載された発明は、前記空回転時間制御手段は、画像情報のうち、画像濃度が低い方が、前記回転部材の空回転時間が長くなるように制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置である。

また、請求項６に記載された発明は、前記画像情報は、用紙の搬送方向に沿った画像の配列情報であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置である。

さらに、請求項７に記載された発明は、前記空回転時間制御手段は、次に定着処理を行う用紙を通紙する直前の加熱源を有する回転部材の表面温度に応じて空回転時間を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置である。

又、請求項８に記載された発明は、前記空回転時間制御手段は、最大サイズよりも小さいサイズの用紙の連続した通紙枚数に応じて空回転時間を制御し、且つ連続した通紙枚数が多くなるに従って、空回転時間が長くなるように制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置である。

更に、請求項９に記載された発明は、前記空回転時間制御手段は、最大サイズよりも小さいサイズの用紙を連続した通紙した後の経過時間に応じて空回転時間を制御し、且つ当該経過時間が長くなるに従って、空回転時間が短くなるように制御することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置である。

この発明によれば、定着手段によって小サイズの用紙にトナー像を連続して定着した後に、大サイズの用紙にトナー像を定着する場合のように、非通紙領域で熱が消費されず蓄熱されることに伴う紙しわの発生や、定着性の不均一等が発生することを、適切な空回転時間を設定することによって防止でき、画像形成動作を開始するまでの無駄な待ち時間を短縮することが可能な画像形成装置を提供することができる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのデジタルカラー複写機を示す構成図である。

このデジタルカラー複写機は、図２に示すように、複写機本体１の上部に図示しない原稿を１枚ずつ分離した状態で自動的に搬送する自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）２が配設されており、この自動原稿搬送装置２は、プラテンガラス３上に載置された原稿を押圧するプラテンカバーの機能を兼ねている。上記自動原稿搬送装置２によってプラテンガラス３上に自動的に搬送された原稿や、プラテンガラス３上に載置された原稿は、複写機本体１内の上部に配設された原稿読取装置４によって読み取られ、画像データに一旦変換される。上記原稿読取装置４は、プラテンガラス３上に載置された図示しない原稿を照明する照明ランプ５と、原稿からの反射光像を反射するハーフレートミラー６と、当該ハーフレートミラー６によって反射された原稿の反射光像を結像レンズ９へと反射するフルレートミラー７、８と、当該フルレートミラー７、８によって反射された原稿の光像を縮小してＣＣＤ等からなる画像読取素子１０に照射する結像レンズ９と、原稿の光像を読取り電気信号に変換するＣＣＤ等からなる画像読取素子１０とを備えるように構成されている。

上記デジタルカラー複写機では、原稿読取装置４によって読み取られたカラー原稿のカラー画像情報が、画像処理装置１１に入力され、当該画像処理装置１１によって、必要に応じて、シェーデイング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の所定の画像処理が施される。また、上記デジタルカラー複写機は、プリンタとしても機能するように構成されており、当該複写機の画像処理装置１１には、図示しないパーソナルコンピュータ等のホストコンピュータから送られてくるカラー画像情報も入力されるように構成されている。

そして、上記の如く画像処理装置１１で所定の画像処理が施された画像データは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）（各８ｂｉｔ）の４色の色材階調データとしてＲＯＳ１２（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）に送られ、このＲＯＳ１２では、色材階調データに応じてレーザー光による画像露光が順次行われる。

上記デジタルカラー複写機本体１の内部には、色の異なる複数のトナー像を形成可能な画像形成手段１３が配設されている。この画像形成手段１３は、主として、静電潜像が形成される像担持体としての感光体ドラム１４と、前記感光体ドラム１４の表面を所定の電位に一様に帯電する帯電装置としてのスコロトロン１５と、前記感光体ドラム１４の表面に画像露光を施す画像露光手段としてのＲＯＳ１２と、前記感光体ドラム１４上に形成された静電潜像を、順次異なる色のトナーで現像することによって、当該感光体ドラム１４上に色の異なる複数のトナー像を形成可能な現像手段としてのロータリー方式の現像装置１６とから構成されている。

上記ＲＯＳ１２は、図２に示すように、図示しない半導体レーザーを色材階調データに応じて変調し、この半導体レーザーからレーザー光ＬＢを階調データに応じて出射する。この半導体レーザーから出射されたレーザー光ＬＢは、回転多面鏡１７によって偏向走査され、ｆ・θレンズ１８及び反射ミラー１９を介して像担持体としての感光体ドラム１４上に走査露光される。

上記ＲＯＳ１２によってレーザー光ＬＢが走査露光される感光体ドラム１４は、図示しない駆動手段によって矢印方向に沿って所定の速度で回転駆動されるようになっている。この感光体ドラム１４の表面は、予め一次帯電用の帯電装置としてのスコロトロン１５によって、所定の極性（例えば、マイナス極性）及び電位に帯電された後、色材階調データに応じてレーザー光ＬＢが走査露光されることによって静電潜像が形成される。上記感光体ドラム１４上に形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の４色の現像器１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６ＢＫを備えたロータリー方式の現像装置１６によって、例えば、感光体ドラム１４の帯電極性と同極性のマイナス極性に帯電したトナー（帯電色材）によって反転現像され、所定の色のトナー像となる。上記ロータリー方式の現像装置１６の各現像器１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６ＢＫでは、例えば、平均粒径が５．５μｍの球形トナーが用いられる。尚、上記感光体ドラム１４上に形成されたトナー像は、必要に応じて転写前帯電器２０によってマイナス極性の帯電を受け、電荷量が調整されるようになっている。

なお、上記デジタルカラー複写機では、例えば、フルカラーの画像を形成する場合には、感光体ドラム１４が回転する度に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色の画像が順次露光・現像され、当該感光体ドラム１４上に順次形成されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色のトナー像は、後述するように、中間転写ベルト２１上に互いに重ね合わせた状態で一次転写される。

上記感光体ドラム１４上に形成された各色のトナー像は、当該感光体ドラム１４の下部に配置された中間転写体としての中間転写ベルト２１上に、第１の転写手段としての一次転写ロール２２によって多重に転写される。この中間転写ベルト２１は、駆動ロール２３、テンションロール２４及び二次転写手段の一部を構成する対向ロールとしてのバックアップロール２５と、従動ロール２６ａ、２６ｂ、２６ｃによって、感光体ドラム１４の周速と同一の移動速度で矢印方向に沿って回動可能に支持されている。

上記中間転写ベルト２１上には、形成する画像の色に応じて、感光体ドラム１４上に形成されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の４色のすべて又はその一部の色のトナー像が、一次転写ロール２２によって順次重ね合わせた状態で転写される。この中間転写ベルト２１上に転写されたトナー像は、所定のタイミングで二次転写位置へと搬送される記録媒体としての記録用紙２７上に、中間転写ベルト２１を支持するバックアップロール２５と、当該バックアップロール２５に圧接する第２の転写手段の一部を構成する二次転写ロール２８の圧接力及び静電吸引力によって転写される。上記記録用紙２７は、図２に示すように、デジタルカラー複写機本体１内の下部に配置された複数の給紙カセット２９、３０、３１ａ、３１ｂから、所定のサイズのものがフィードロール３２によって給紙される。給紙された記録用紙２７は、複数の搬送ロール３３及びレジストロール３４によって、所定のタイミングで中間転写ベルト２１の二次転写位置まで搬送される。そして、上記記録用紙２７には、上述したように、二次転写手段としてのバックアップロール２５と二次転写ロール２８とによって、中間転写ベルト２１上から所定の色のトナー像が一括して二次転写されるようになっている。

また、上記中間転写ベルト２１上から所定の色のトナー像が転写された記録用紙２７は、中間転写ベルト２１から分離された後、搬送ベルト３５によって定着装置３６へと搬送され、この定着装置３６によって熱及び圧力でトナー像が記録用紙２７上に定着され、片面複写の場合には、排出ロール３７によってそのまま機外の排出トレイ３８上に排出されてカラー画像の形成工程が終了する。

一方、両面複写の場合には、第１面（表面）にカラー画像が形成された記録用紙２７を、そのまま機外に排出せずに、図示しない反転ゲートによって下向きに搬送方向が変更され、搬送ロール３９及び反転ロール４０によって、反転通路４１へと一旦搬送される。そして、上記記録用紙２７は、今度は逆転する反転ロール４０によって両面用通路４２へと搬送され、この両面用通路４２に設けられた搬送ロール４３によってレジストロール３４まで一旦搬送されて停止する。この記録用紙２７は、中間転写ベルト２１上のトナー像と同期して、再度レジストロール３４によって搬送が開始され、当該記録用紙２７の第２面（裏面）に対してトナー像の転写・定着工程が行われた後、機外に排出されるようになっている。

なお、図２中、４４は転写工程が終了した後の感光体ドラム１４の表面から残留トナーや紙粉等を除去するためのクリーニング装置、４５はクリーニング処理の前に感光体ドラム１４の表面を除電するクリーニング前コロトロン、４６は手差しトレイをそれぞれ示している。

図３は上記デジタルカラー複写機の定着手段としての定着装置を示す断面構成図である。この定着装置は、未定着トナー像が転写された用紙を、少なくとも一方が加熱源を有する一対の回転部材によって挟持しつつ搬送することにより、未定着トナー像を用紙上に定着するように構成されている。

この定着装置３６は、図３に示すように、互いに圧接されてニップ部Ｎを形成する一対の回転部材として、加熱用回転部材としての加熱ロール５１と、加圧用回転部材としての加圧ロール５２を備えている。これらの加熱ロール５１と加圧ロール５２は、互いに所定の圧力で圧接した圧接状態と離間した離間状態とに切り替え可能に配設されている。上記加熱ロール５１は、ステンレスやアルミニウム等の金属によって円筒形状に形成された芯金５３と、当該芯金５３の表面に厚く被覆された耐熱性を有するシリコーンゴム等からなる耐熱弾性体層５４と、当該耐熱弾性体層５４の表面に被覆されたテトラフルオロエチレンやＰＦＡ等からなる離型層５５とを備えている。また、上記加熱ロール５１の内部には、加熱源として３本のハロゲンランプ５６が配設されており、この加熱ロール５６は、内部からハロゲンランプ５６によって加熱されつつ、当該加熱ロール５１の表面温度が所定の温度になるように、温度検知センサ５７によって表面温度を検知して、ハロゲンランプ５６への通電を制御するように構成されている。

上記加熱ロール５１は、図３に示すように、図示しない駆動力伝達手段を介して駆動モーターＭによって、所定の回転速度で回転駆動されるように構成されており、後述するＭＣＵ１００の制御によって、記録用紙２７を通紙していない状態でも、所定の空回転時間だけ回転駆動されるように構成されている。

また、上記加熱ロール５１の表面には、当該加熱ロール５１の表面に付着したトナー等の異物を除去するため、シリコンオイル等の離型剤が含浸されたクリーニング用のオイル含浸ウエブ５８が、クリーニングロール５９によって当接されている。上記クリーニングウエブ５８は、ウエブ供給ロール６０から供給されるとともに、ウエブ巻取ロール６１によって所定のタイミングで巻き取られるように構成されている。

一方、上記加圧ロール５２は、ステンレスやアルミニウム等の金属によって円柱形状に形成された芯金６２と、当該芯金６２の表面に比較的厚く被覆された耐熱性を有するシリコーンゴム等からなる耐熱弾性体層６３と、当該耐熱弾性体層６３の表面に被覆されたテトラフルオロエチレンやＰＦＡ等からなる離型層６４とから構成されている。なお、図３中、符号６５は、定着装置３６のハウジングを、６６は定着装置３６の出口部に設けられ、当該定着装置３６によって定着された記録用紙２７を排出するための搬送ロールをそれぞれ示している。

ところで、この実施の形態に係るデジタルカラー複写機では、未定着トナー像が転写された用紙を、少なくとも一方が加熱源を有する一対の回転部材によって挟持しつつ搬送することにより、未定着トナー像を用紙上に定着する定着手段を備えた画像形成装置において、前記定着手段によって最大サイズよりも小さいサイズの用紙を連続して定着した後、当該連続して定着したサイズの用紙よりもサイズの大きな用紙に未定着トナー像を定着する際に、前記回転部材の空回転を実行する空回転実行手段と、前記空回転実行手段が実行する空回転時間を、次に定着処理を行う用紙の画像情報に応じて制御する空回転時間制御手段とを備えるように構成されている。

また、この実施の形態では、前記空回転時間制御手段は、次に定着処理を行う用紙の平均画像密度、特定領域の画像情報、用紙の搬送方向に沿った中間部から後端部の画像情報、用紙の先端から搬送方向に沿って１００ｍｍ以降の画像情報のうちの、少なくともいずれか１つに応じて空回転時間を制御するように構成されている。

すなわち、この実施の形態に係るデジタルカラー複写機は、図４に示すように、空回転実行手段及び空回転時間制御手段としての機能を兼ね備えたＭＣＵ１００を備えており、このＭＣＵ１００は、定着装置３６によって最大サイズよりも小さいサイズの記録用紙２７を連続して定着した後、当該連続して定着したサイズの記録用紙２７よりもサイズの大きな記録用紙２７に未定着トナー像を定着する際に、加熱ロール５１及び加圧ロール５２の空回転を実行するとともに、当該空回転時間を次に定着処理を行う記録用紙２７の画像情報に応じて制御するように構成されている。

上記デジタルカラー複写機は、図５に示すように、最大サイズとしてＡ３サイズの記録用紙２７に画像を形成可能となっているとともに、当該最大サイズであるＡ３サイズよりも小さいサイズ、例えば、Ｂ４サイズ、Ａ４サイズ、Ｂ５サイズ、ハガキサイズなど、種々のサイズの用紙、あるいは同じサイズでも、厚紙やコート紙など異なる紙種の用紙に画像を形成することが可能となっている。

上記記録用紙２７のサイズや紙種は、図４に示すように、ＭＣＵ１００に接続された操作パネル１０１によって指定され、同じく操作パネル１０１で指定された枚数だけ連続してコピーやプリントすることができるように構成されている。

また、上記記録用紙２７は、図２に示すように、複数の給紙カセット２９、３０、３１ａ、３１ｂ、あるいは手差しトレイ４６から、すべて感光体ドラム１４の軸方向に沿った中央部を基準（センターレジ）にして給紙され、定着装置３６においても、図５に示すように、サイズの大小にかかわらず、加熱ロール５１の軸方向に沿った中央部を基準（センターレジ）にして通紙され、定着処理が実行されるように構成されている。

それに対して、上記加熱ロール５１の加熱源としてハロゲンランプ５６は、当該加熱ロール５６の全長に渡って配設されている。そのため、上記定着装置３６では、最大サイズ以外の記録用紙２７、例えば、Ａ４サイズの記録用紙２７を、ＳＥＦ（Ｓｏｒｔ Ｅｄｇｅ Ｆｅｅｄ）で給紙し連続して定着処理を行った直後は、加熱ロール５１の非通紙領域は、記録用紙２７によって熱が消費されず蓄熱されるため、通紙領域と比較して温度が上昇することが知られている。

続けて、又は前回の定着処理終了後に所定時間以内に、上記定着装置３６において次のジョブを開始すると、上記加熱ロール５１には、次のジョブが開始する直前まで、ハロゲンランプ５６が点灯されて、熱エネルギーが軸方向の全域に補充される。そのため、加熱ロール５６の通紙領域は、図６に示すように、所定の設定温度まで上昇するが、加熱ロール５６の非通紙領域は、当該所定の設定温度から大きく乖離して、 ａ程度まで上昇してしまうことになる。

この状態で、次のジョブ、連続して定着したサイズの用紙よりもサイズの大きな用紙に未定着トナー像を定着するジョブ、例えば最大サイズ（Ａ３サイズ）の記録用紙２７に定着するジョブを実行すると、加熱ロール５１表面の温度ムラ（ ａ）に応じて、画像品質に欠陥を生じるうえに、この状態を継続して画像形成動作を実行すると、加熱ロール５１や加圧ロール５２等の定着部材にも熱による欠陥が発生し、定着装置３６の寿命を縮めることになる。

そこで、上記実施の形態では、次ジョブの前に、定着装置３６の空回転動作を所定の空回転時間だけ実行して、図７に示すように、加熱ロール５１の温度ムラを解消するように構成されている。ただし、上記加熱ロール５１の空回転時間を長く設定する方が、加熱ロール５１の表面温度を均一化する上では望ましい。しかし、加熱ロール５１を空回転させる間は、次のジョブであるコピーやプリント動作等の画像形成動作を開始することができず待ち時間が長くなり、作業の効率性を阻害してしまうので、空回転時間は、可能な限り、最小限の時間に留める必要がある。

ところで、本発明者らは、加熱ロール５１表面の温度ムラ（ ａ）に起因して、画質欠陥が生じるメカニズムについて鋭意研究した結果、当該加熱ロール５１表面の温度ムラ （ ａ）に起因した画質欠陥は、次のようにして発生すると考えられる。

上記加熱ロール５１と加圧ロール５２の定着ニップ部Ｎにおける著しい温度差（ ａ）は、加熱ロール５１等の回転部材の径を部分的に肥大化させて、当該加熱ロール５１及び加圧ロール５２の外径が、軸方向の中央部と両端部とにおけるニップ圧と周方向の線速度の間に大きな差を生じさせることになる。その結果、上記記録用紙２７の搬送速度は、加熱ロール５１等の両端部で速くなり過ぎ、加熱ロール５１が記録用紙２７表面のトナー像を擦ることなどによる画像ずれ等の画質ディフェクトが発生してしまうことになる。

特に、本発明者らが鋭意研究した結果で明らかとなったことは、記録用紙２７の表面に発生する画質ディフェクトが、次に定着処理を行う記録用紙２７上に定着される画像情報に依存するという事実である。例えば、次に定着処理を行う記録用紙２７上に定着される画像情報である次原稿の画像濃度が薄い（記録用紙２７上のトナー量が少ない）場合には、記録用紙２７と加熱ロール５１等との密着性が相対的に高く、加熱ロール５１の搬送速度（線速度）の差が、記録用紙２７の搬送に顕著に影響することになる。

これに対して、次に定着処理を行う記録用紙２７上に定着される画像情報である次原稿の画像濃度が濃い（記録用紙２７上のトナー量が多い）場合には、記録用紙２７上のトナーが潤滑剤の役割を果し、記録用紙２７と加熱ロール５１等との間に滑りが生じて、記録用紙２７の搬送力が低下する傾向にあることがわかった。

そこで、この実施の形態では、図４に示すように、空回転実行手段を実行する機能に加えて、空回転時間制御手段としても機能するＭＣＵ１００が、実行する空回転時間を、次に定着処理を行う用紙の画像情報に応じて制御するように構成されている。

更に説明すると、上記加熱ロール５１の表面温度が不均一であることに起因する画質ディフェクトは、小サイズの記録用紙２７を連続して定着処理した場合における、加熱ロール５１の通紙領域と非通紙領域とで、記録用紙２７の通紙に伴う熱の奪われ方に差があるために発生する。したがって、上記画質ディフェクトは、図８に示すように、小サイズの記録用紙２７の連続した通紙枚数が少ないほど良好である（現われ難く）、小サイズの記録用紙２７の連続した通紙枚数が多くなるに従って悪くなる（現われ易い）。なお、図では、便宜上、画質ディフェクトと通紙枚数との関係が直線（一次式）で表されているが、両者の関係は直線（一次式）に限らず、曲線（二次式や三次式など）で表される場合であっても良いことは勿論である。

この実施の形態では、ＭＣＵ１００は、次に定着処理を行う記録用紙２７の平均画像密度、特定領域の画像情報、記録用紙２７の搬送方向に沿った中間部から後端部の画像情報、記録用紙２７の先端から搬送方向に沿って１００ｍｍ以降の画像情報のうちの、少なくともいずれか１つに応じて空回転時間を制御するように構成されている。

具体的には、次に定着処理を行う記録用紙２７の画像情報として、例えば、当該記録用紙２７の平均画像密度（単位面積あたりの画素数）が用いられ、記録用紙２７の画像領域の全面に形成される画像の画素数を、記録用紙２７の画像領域の面積で割った値が、記録用紙２７の平均画像密度として使用される。その際、モノクロ等の単色の画像であれば、画像の有無によって画素数をカウントしても良いし、カラー画像であれば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各色の画素数がカウントされる。例えば、同一の画像領域にイエロー（Ｙ）とマゼンタ（Ｍ）の画像が重ねて形成される場合は、当該画像領域の画素数は２となる。また、上記画像を形成する際に、中間調を再現する場合には、濃度（例えば、２５６階調）に応じた分だけ係数を掛けて、画像領域の画素数が求められる。

上記次に定着処理を行う記録用紙２７の画像情報は、ＭＣＵ１００によって演算するように構成しても良いが、ＭＣＵ１００の負荷が大きくなり過ぎる場合は、画像処理装置１１によって演算するように構成しても勿論良い。

上記ＭＣＵ１００が制御する空回転時間のデータとしては、例えば、図４に示すように、ＲＯＭ１０１等にＬＵＴとして記憶されているものが用いられるが、当該ＲＯＭ１０１等に記憶されたＬＵＴは、適宜、書き換え可能に構成しても良い。

このＭＣＵ１００が制御する空回転時間は、大きくは、図９に示すように、次に定着処理を行う記録用紙２７の画像情報として、画像濃度が濃いか、薄いか、中程度かに応じて、小サイズの記録用紙２７の通紙枚数としては、少ないか、多いか、中程度かに応じて、加熱ロール５１の空回転時間は、短いか、長いか、中程度かが決定される。

そして、上記ＭＣＵ１００が制御する空回転時間は、図９に示すように、次に定着処理を行う記録用紙２７の画像情報が濃い場合には、加熱ロール５１の空回転時間が短く制御されるように、当該次に定着処理を行う記録用紙２７の画像情報が中程度である場合には、加熱ロール５１の空回転時間が中程度となるように、次に定着処理を行う記録用紙２７の画像情報が薄い場合には、加熱ロール５１の空回転時間が長くなるように、それぞれ制御される。

一方、上記ＭＣＵ１００が制御する空回転時間は、図９に示すように、小サイズの記録用紙２７の通紙枚数が少ない場合には、加熱ロール５１の空回転時間が短く制御されるように、当該小サイズの記録用紙２７の通紙枚数が中程度である場合には、加熱ロール５１の空回転時間が中程度となるように、小サイズの記録用紙２７の通紙枚数が多い場合には、加熱ロール５１の空回転時間が長くなるように、それぞれ制御される。

また、上記ＭＣＵ１００が制御する空回転時間は、図９に示すように、次に定着処理を行う記録用紙２７の画像情報が濃いが、小サイズの記録用紙２７の通紙枚数が多い場合には、加熱ロール５１の空回転時間が中程度となるか、又は長くなるように、あるいは当該次に定着処理を行う記録用紙２７の画像情報が薄いが、小サイズの記録用紙２７の通紙枚数が少ない場合には、加熱ロール５１の空回転時間が中程度となるか、又は短くなるように制御される。

具体的には、上記ＭＣＵ１００は、図１に示すようなテーブルに基づいて、空回転時間を制御するように構成される。この図１に示すテーブルは、一例であり、これに限定されるものではないことは勿論である。

上記の如く、ＭＣＵ１００は、次に定着処理を行う用紙の平均画像密度に応じて、空回転時間を決定して制御するが、これに限らず、ＭＣＵ１００は、特定領域の画像情報、用紙の搬送方向に沿った中間部から後端部の画像情報、用紙の先端から搬送方向に沿って１００ｍｍ以降の画像情報のうちの、少なくともいずれか１つに応じて空回転時間を制御するように構成することも勿論可能である。

この場合、上記ＭＣＵ１００は、原稿読取装置４で読み取られた原稿の画像情報、あるいは図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像情報に基づいて、原稿の特定領域の画像情報、例えば、原稿の中間部から後方に位置する画像情報であって、図１０（ａ）に示すように、当該原稿の記録用紙２７の搬送方向と直交する方向の両端部に位置する画像情報に基づいて、空回転時間を決定して制御するように構成される。その際、上記原稿の特定領域の画像情報として、例えば、原稿の中間部から後方に位置する画像情報であって、当該原稿の記録用紙２７の搬送方向と直交する方向の両端部に位置する画像情報に着目するのは、図６に示すような加熱ロール５１の軸方向に沿った温度の不均一に起因する画像ディフェクトは、記録用紙２７の中間部から後方に位置する画像情報であって、当該記録用紙２７の搬送方向と直交する方向の両端部に位置する画像に発生し易いからである。

また、上記デジタルカラー複写機では、原稿読取装置４で読み取る原稿の方向と、記録用紙２７の搬送方向とは必ずしも一致しない場合があるが、本実施の形態では、加熱ロール５１の軸方向に沿った温度の不均一によって画像ディフェクトが発生するため、画像情報を考慮する際は、記録用紙２７の搬送方向に沿った領域に着目する必要がある。

さらに、上記ＭＣＵ１００は、図１０（ｂ）に示すように、次に定着処理を行う用紙の搬送方向に沿った中間部（例えば、中央を基準）から後端部の画像情報（平均画像濃度）に応じて、空回転時間を制御するように構成しても良い。

また、上記ＭＣＵ１００は、図１０（ｃ）に示すように、次に定着処理を行う用紙の先端から搬送方向に沿って１００ｍｍ以降の画像情報に応じて、空回転時間を制御するように構成しても良い。

さらに、上記ＭＣＵ１００は、次に定着処理を行う用紙の画像情報として、平均画像密度に限らず、画像の構造についての情報を用いるように構成しても良い。この画像の構造情報としては、例えば、画像のドット処理、又は誤差拡散処理、あるいはスクリーン角度についての情報が挙げられる。

前述したように、加熱ロール５１の表面温度の不均一に起因した画像ディフェクトは、次に定着処理を行う用紙の画像情報に応じて、その現われ方が異なり、当該次に定着処理を行う用紙の画像情報である平均画像濃度が高い場合は、画像ディフェクトが現われ難いように、次に定着処理を行う用紙の画像の構造に応じても、その現われ方が異なる。

上記記録用紙２７上の画像の構造としては、画像のドット処理や、誤差拡散処理など、種々の画像処理による画像構造が知られており、実際に使用されている。

上記デジタルカラー複写機において、写真画像などの中間調画像の再現性を挙げるためには、万線スクリーンやドットスクリーンなど、種々の構造のスクリーンが用いられており、しかもスクリーン線数も高画質化に伴って１２００ｌｐｉや２４００ｌｐｉ等に増加する傾向にある。

また、上記ドットスクリーンにしても、より高画質化のために、誤差拡散処理などが用いられ、当該画像の構造によっても、記録用紙２７上に形成されるトナー像のパターンが微視的に見た場合異なり、加熱ロール５１の表面温度の不均一に起因した画像ディフェクトの現われる傾向が変化する。

そこで、上記ＭＣＵ１００は、次に定着処理を行う用紙の画像情報として、平均画像密度に限らず、画像の構造についての情報を用いるように構成しても良い。この画像の構造情報としては、上述したように、画像のドット処理、又は誤差拡散処理、あるいはスクリーン角度についての情報が挙げられる。

例えば、図１２に示すように、誤差拡散処理が施された画像構造については、ドット処理が施された画像構造と比較すると、同じ高い画像濃度を目標に出力されても、誤差配分から、実際の画像濃度はドット処理を施したものよりも低くなる傾向にあるため、ドット処理を施した場合に比べて空回転時間を若干長く行う必要がある。反対に薄い画像濃度を目標に出力された場合には、ドット処理を施した場合に比べて、空回転時間を若干短く行う制御が必要となる。

以上の構成において、この実施の形態１に係るデジタルカラー複写機では、次のようにして、定着手段によって小サイズの用紙にトナー像を連続して定着した後に、大サイズの用紙にトナー像を定着する場合のように、非通紙領域で熱が消費されず蓄熱されることに伴う紙しわの発生や、定着性の不均一等が発生することを、適切な空回転時間を設定することによって防止でき、画像形成動作を開始するまでの無駄な待ち時間を短縮することが可能となっている。

すなわち、上記デジタルカラー複写機では、図２に示すように、図示しない原稿を、自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）２によってプラテンガラス３上に自動的に搬送しつつ、当該図示しない原稿を、原稿読取装置４によって読み取るように構成されている。上記原稿読取装置４によって読み取られた原稿の画像情報は、画像処理装置１１によって所定の画像処理を受ける。その後、上記画像処理装置１１によって所定の画像処理を受けた画像情報は、ＲＯＳ１２に送られ、当該ＲＯＳ１２によって画像データに基づいて、感光体ドラム１４上にレーザー光ＬＢが走査露光され、感光体ドラム１４の表面に静電潜像が形成される。そして、上記感光体ドラム１４上に形成された静電潜像は、ロータリー方式の現像装置１６のイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の４色の現像器１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６ＢＫのうち、対応する色の現像器１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６ＢＫによって順次現像され、トナー像となる。上記感光体ドラム１４上に形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）等の各色のトナー像は、中間転写ベルト２１上に多重に一次転写された後、当該中間転写ベルト２１から記録用紙２７上に一括して二次転写された後、定着装置３６へと搬送されて、記録用紙２７上にフルカラー又はモノクロの画像が定着され、排出トレイ３８上に排出される。

その際、上記デジタルカラー複写機では、Ａ４サイズやＢ５サイズ等の最大サイズであるＡ３サイズよりも小さいサイズの記録用紙２７に、複数枚連続して画像が形成される場合があり、しかもその後に続けて当該Ａ４サイズやＢ５サイズ等のサイズよりも大きい、Ａ３サイズやＢ４サイズ等の記録用紙２７に画像を定着する場合がある。

この場合、上記定着装置３６の加熱ロール５１の表面温度は、図１１に示すように、加熱ロール５１の軸方向に沿って全領域が、所定の定着温度に略等しい温度に加熱された状態となっている。この状態で、上記定着装置３６において、上述したように、最大サイズであるＡ３サイズよりも小さいＡ４サイズの記録用紙２７に、複数枚連続して定着処理を行うと、加熱ロール５１等の非通紙領域では、記録用紙２７によって加熱ロール５１の熱が奪われないため、図６に示すように、当該加熱ロール５１の非通紙領域の温度が ａだけ異常に高くなる。

そこで、この実施の形態では、ＭＣＵ１００は、最大サイズであるＡ３サイズよりも小さいＡ４サイズの記録用紙２７に、複数枚連続して定着処理を実行した後、次のジョブとして、当該Ａ４サイズよりも大きい、Ａ３サイズの記録用紙２７への画像定着が指定されている場合には、直ちに次のジョブを開始せずに、加熱ロール５１を所定の空回転時間だけ空回転させるようになっている。

また、上記ＭＣＵ１００は、加熱ロール５１を所定の空回転時間だけ空回転させるとき、当該空回転時間を次に定着処理を行う記録用紙２７の画像情報に応じて制御するようになっている。この場合、ＭＣＵ１００は、図１に示すように、定着処理を行う記録用紙２７がＡ３サイズの用紙であって、当該Ａ３サイズの記録用紙２７の画像情報が、平均画像密度として薄いと判別すると、それに先立つＡ４サイズの記録用紙２７の連続した通紙枚数に応じて、このＡ４サイズの記録用紙２７の連続した通紙枚数が、１〜５０枚である場合には、空回転時間を１０（ｓｅｃ）に、５１〜２００枚である場合には、空回転時間を２０（ｓｅｃ）に、それぞれ設定するようになっている。

その結果、上記ＭＣＵ１００は、加熱ロール５１を空回転時間を、次に定着処理を行う記録用紙２７の画像情報と、それに先立った最大サイズであるＡ３サイズよりも小さいＡ４サイズの記録用紙２７の連続した通紙枚数の両方に応じて制御するように構成されているので、加熱ロール５１を空回転時間を一定に固定した場合のように、画像ディフェクトの発生を防止することができるものの、加熱ロール５１の空回転時間が長くなり、生産性が低下せざるを得ないという課題を解決することが可能となる。

特に、従来のデジタルカラー複写機等の画像形成装置では、生産性よりも画質が優先される傾向にあるため、画像ディフェクトが発生するのを確実に防止することを優先して、加熱ロール５１の空回転時間が長く設定されることが多い。

これに対して、この実施の形態に係るデジタルカラー複写機では、ＭＣＵ１００によって、加熱ロール５１を空回転時間を、次に定着処理を行う記録用紙２７の画像情報と、それに先立った最大サイズであるＡ３サイズよりも小さいＡ４サイズの記録用紙２７の連続した通紙枚数や経過時間の両方に応じて制御するように構成されているので、加熱ロール５１の空回転時間を適切に設定することができ、画像ディフェクトが発生するのを防止しつつ、次の画像形成動作を開始するまでの無駄な待ち時間を短縮することが可能となっている。その結果、上記デジタルカラー複写機では、画質の向上と、生産性の向上とを両立させることができるようになっている。

図１はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのデジタルカラー複写機における空回転時間の設定状態を示す図表である。 図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのデジタルカラー複写機を示す構成図である。 図３はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのデジタルカラー複写機の定着装置を示す断面構成図である。 図４はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのデジタルカラー複写機の制御回路を示すブロック図である。 図５は加熱ロールと用紙との位置関係を示す説明図である。 図６は加熱ロールの軸方向における温度分布を示すグラフである。 図７は加熱ロールの軸方向における温度分布を示すグラフである。 図８は画像濃度及び通紙枚数と画像ディフェクトの関係を示すグラフである。 図９はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのデジタルカラー複写機における空回転時間の設定状態を示す図表である。 図１０は用紙に対する画像情報の位置関係を示す説明図である。 図１１は加熱ロールの軸方向における温度分布を示すグラフである。 図１２は画像構造の違いにおける画像濃度と空回転時間との関係を示すグラフである。

符号の説明

２７：記録用紙、３６：定着装置、５１：加熱ロール（加熱用回転部材）、１００：ＭＣＵ。

Claims (9)

1. 未定着トナー像が転写された用紙を、少なくとも一方が加熱源を有する一対の回転部材によって挟持しつつ搬送することにより、未定着トナー像を用紙上に定着する定着手段を備えた画像形成装置において、
   前記定着手段によって最大サイズよりも小さいサイズの用紙を連続して定着した後、当該連続して定着したサイズの用紙よりもサイズの大きな用紙に未定着トナー像を定着する際に、前記回転部材の空回転を実行する空回転実行手段と、
   前記空回転実行手段が実行する空回転時間を、次に定着処理を行う用紙の画像情報に応じて制御する空回転時間制御手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記空回転時間制御手段は、次に定着処理を行う用紙の平均画像密度、特定領域の画像情報、用紙の搬送方向に沿った中間部から後端部の画像情報、用紙の先端から搬送方向に沿って１００ｍｍ以降の画像情報のうちの、少なくともいずれか１つに応じて空回転時間を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像情報は、画像の構造についての情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像の構造情報は、画像のドット処理、又は誤差拡散処理についての情報であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記空回転時間制御手段は、画像情報のうち、画像濃度が低い方が、前記回転部材の空回転時間が長くなるように制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記画像情報は、用紙の搬送方向に沿った画像の配列情報であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
7. 前記空回転時間制御手段は、次に定着処理を行う用紙を通紙する直前の加熱源を有する回転部材の表面温度に応じて空回転時間を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記空回転時間制御手段は、最大サイズよりも小さいサイズの用紙の連続した通紙枚数に応じて空回転時間を制御し、且つ連続した通紙枚数が多くなるに従って、空回転時間が長くなるように制御することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記空回転時間制御手段は、最大サイズよりも小さいサイズの用紙を連続した通紙した後の経過時間に応じて空回転時間を制御し、且つ当該経過時間が長くなるに従って、空回転時間が短くなるように制御することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成装置。

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