JP2006301260A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 印字形態の実情に合った電力消費効率の良い画像形成装置を提供することである。
【解決手段】 画像形成装置は複数のプロセススピードで駆動可能であり、通常の普通紙に印字する時は１／１速の普通紙モードで印字を行う一方、ユーザーがホストコンピュータＤのプリンタドライバ２７や画像形成装置Ａ内のコントロールパネル２２を使って省電力モードを設定した場合にはプロセススピードを１／２速にした上で定着温度を、普通紙モード時に得られる光沢度と同等の光沢度になる定着温度に設定して画像形成を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子写真方式等を利用した熱定着手段を有するカラー画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置における記録材の加熱定着装置としては熱ローラ方式が広く使われている（例えば、特許文献１参照）。この方式は、内部にヒータを備えた芯金にシリコーンゴム等の弾性材料を被覆した定着ローラと、それに圧接する芯金にシリコーンゴム等の弾性材料を被覆した加圧ローラを基本構成として、この一対のローラにより形成される定着ニップ部に記録材を導入通過させることにより、トナー像を加熱・加圧定着させるものである。

また、一般にこの様な熱ローラ方式はローラの熱容量が大きいため、ローラ表面を定着に必要な温度にまで上げるには非常に多くの時間を要し、画像形成装置のウォーミングアップに時間がかかってしまう。そのため、印字開始から記録材が排出されるまでの時間であるファーストプリントアウトタイム（ＦＰＯＴ）が長くなりユーザーを待たせてしまうことになる。

そこで、ＦＰＯＴを短くするために、本体を使用していない時にも定着ローラ表面をあらかじめ定着温度より低い温度で常時加熱するスタンバイモードを設けてプリント時には速やかに定着温度にまで加熱できるような方法が採られている。
特開平６−１８６８７４号公報（第５頁、図１）

しかしながら上述のように、一般に熱ローラ方式は定着ローラの熱容量が大きいため、加熱には大きな電力を必要とする。さらに、近年画像形成装置の高速化が進み、単位時間あたりに記録材に与える熱量を増やす必要があるため定着ローラの温度はさらに上げなければならなくなり加熱に要する電力もさらに増している。これらに加え上述のスタンバイモードを設けた画像形成装置では印字を行っていない時にも常に大量の電力を消費することになる。そこで、所定の時間印字動作が行われない場合は定着装置の加熱を停止するスリープモードをさらに設けて電力の消費を抑えるようにしている。

一方、ユーザーは常に大量のプリントを行うのではなく、数枚程度の少量印字を間隔を空けて行うこともある。このような場合、画像形成装置は定着温度まで定着ローラを加熱して定着を行った後、所定時間プリントが行われないとスリープモードに入ってしまい定着装置の加熱が停止されて定着ローラが室温まで冷えていくという動作の繰り返しになる。上述のように定着ローラは熱容量が大きいため一旦定着温度まで温まればその後は大きな電力を消費しなくても温度を維持することができるので大量にプリントを行う場合であれば効率がよい。しかし、少量印字を間隔を空けて行うと一旦温まったローラが室温まで冷えたころに再び加熱するといった非常に非効率的な電力消費になる。また、加熱に要する時間も非常に長いものになりユーザーを待たせてしまうことになる。

以上の状況を鑑み、本発明に係る目的は、印字形態の実情に合った電力消費効率の良いカラー画像形成装置を提供することである。

本発明は、上述の目的を達成するため、カラー画像形成装置を、つぎの（１）〜（８）に示すとおりの構成とする。

（１）記録材上に形成されたカラートナー像を加熱定着することによって定着画像を得る定着手段を備え、複数の定着スピードによって定着可能であるカラー画像形成装置であって、
前記カラートナーはワックスを内包したトナーであり、同種の記録材に対して同一の画像を前記カラー画像形成装置のもつ全定着スピードでそれぞれ定着を行った場合、得られる定着画像のうち少なくとも二つは、一次色の光沢度の差が５以内、二次色の光沢度の差が１０以内であることを特徴とするカラー画像形成装置。

（２）前記一次色の光沢度の差が５以内、二次色の光沢度の差が１０以内である定着画像を得る少なくとも二つの定着スピードのうち、一つは最も速い定着スピードであることを特徴とする前記（１）記載のカラー画像形成装置。

（３）前記一次色の光沢度の差が５以内、二次色の光沢度の差が１０以内である定着画像を得る少なくとも二つの定着スピードにおける定着温度は、それぞれ異なっていることを特徴とする前記（１）記載のカラー画像形成装置。

（４）前記カラー画像形成装置は、印字動作の開始から印字動作の停止までの印字枚数によって、前記一次色の光沢度の差が５以内、二次色の光沢度の差が１０以内である定着画像を得る少なくとも二つの定着スピードのうち、どちらの定着スピードで定着を行うかを選択することを特徴とする前記（１）記載のカラー画像形成装置。

（５）前記印字動作の開始から印字動作の停止までの印字枚数は、ホストコンピュータまたはプリントサーバ、画像形成装置内のコントローラで計測することを特徴とする前記（４）記載のカラー画像形成装置。

（６）前記定着手段は２本の弾性ローラから構成され、これらの弾性ローラのうち少なくとも一方に発熱体を有する熱ローラ方式の定着手段であることを特徴とする前記（１）記載のカラー画像形成装置。

（７）前記定着手段は耐熱性および離型性を有し、内部または外部に発熱手段を備えた無端状フィルムシートと加圧手段とからなる定着手段であることを特徴とする前記（１）記載のカラー画像形成装置。

（８）前記画像形成装置は非画像形成時に定着手段を定着温度よりも低い所定の温度に維持するスタンバイモードを持つことを特徴とする前記（１）記載のカラー画像形成装置。

本出願に係る発明によれば、普通紙の少量印字を間隔を空けて行う時には通常時よりも定着スピードを下げた上で定着温度を下げて定着を使うことで通常時と同等の光沢度の画像を得つつ消費電力は下げることが可能になり実際の印字形態に合った電力消費効率の良い画像形成装置を提供することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明する。

図１に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す。図１において、カラー画像形成装置Ａはスタンドアローンまたはネットワーク経由でホストコンピュータＤと接続されている。また、場合によってはカラー画像形成装置Ａはプリントデータを一時的に保存するプリントサーバ（不図示）を介してネットワークに接続されることもある。

カラー画像形成装置Ａはコントローラ部Ｂとエンジン部Ｃとから構成され、ホストコンピュータＤ内のアプリケーションソフトウェア等により作成された画像データはプリンタドライバ２７を通して印字情報として出力されコントローラ部Ｂに送られる。コントローラ部Ｂでは送られてきた画像データを基に色変換、ラスタライズ等の処理をしてエンジン部Ｃに送る。また、コントローラ部Ｂにはコントロールパネル２２が接続されカラー画像形成装置Ａの動作を設定することができる。

次にエンジン部Ｃの動作を説明する。本実施の形態におけるエンジン部Ｃは、電子写真方式のインラインフルカラー画像形成装置である。エンジン部Ｃは、４個の画像形成部（画像形成ステーション）、すなわち記録材Ｐの搬送方向（矢印Ｒ２７）に沿って上流側から順に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナー像をそれぞれ形成する画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＢｋを備えている。そしてこれら画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＢｋの下方には、ローラ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに掛け渡された転写ベルト１４が配設されている。転写ベルト１４は、回転駆動されることで、表面に記録材Ｐ（例えば紙）を担持して矢印Ｒ１４方向に搬送する。

各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＢｋは、ドラムユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋと現像ユニット８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋとからなる一体型のプロセスカートリッジを備えている。このうち前者のドラムユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、それぞれＯＰＣ（有機光半導体）感光層を有する感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋと、クリーナ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋと、帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋとを含んでおり、また、後者の現像ユニット８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋは、現像スリーブ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋと、非磁性一成分の現像剤３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂｋと、現像剤塗布ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋと、現像剤塗布ブレード７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｂｋとを含んでいる。

また、各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＢｋは、レーザ光を多面鏡によって走査させるスキャナユニット又はＬＥＤアレイから構成される露光装置１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋを備えており、これら露光装置１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋは、画像信号に基づいて変調された走査ビーム１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋを感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上に照射して、静電潜像を形成する。

転写ベルト１４の内側には、転写ベルト１４を下方から感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋに押圧する転写ローラ４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋが配設されている。この転写ローラ４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋには転写電源２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂｋがそれぞれ接続され、転写バイアスが印加されることで、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上のトナー像を、転写ベルト１４上に担持されている記録材Ｐに転写するものである。

画像形成動作がスタートすると感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋや転写ベルト１４等は所定のプロセススピードで矢印Ｒ１、Ｒ１４方向に回転を始める。感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋによって所定の極性・電位に一様に帯電され、つづいて、露光装置１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋからの走査ビーム１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋによって画像情報に基づく静電潜像が形成される。

感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋがさらに回転すると、この静電潜像は現像ユニット８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋによって可視化（現像）され、それぞれの感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像が形成される。

一方、給紙カセット１５に積載されている記録材Ｐは、半月状の給紙ローラ１６により給紙され、分離ローラ１７によって１枚にだけ分離されて、搬送ローラ１８によってレジストローラ１９まで搬送されて、一旦停止される。一旦停止された記録材Ｐは、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上のトナー像に同期してレジストローラ１９によって搬送ベルト１４に供給される。この記録材Ｐは吸着ローラ２０とローラ１３ａとの間の電圧印加によって転写ベルト１４に静電吸着され、つづいて画像形成部ＳＹの感光ドラム１Ｙ上のイエローのトナー像が転写ローラ４Ｙによって記録材Ｐ上に転写される。そして、記録材Ｐが転写ベルト１４によって搬送されていくのに同期してマゼンタ、シアン、ブラックのトナー像の形成、及び記録材Ｐへの転写が行われる。

４色のトナー像が転写された記録材Ｐは、転写ベルト１４から分離されて定着装置２１に送られる。２１ａは定着ローラで、この定着ローラ２１ａには加圧ローラ２１ｂが圧接して定着ローラ２１ａとの間にニップ部を形成しつつ従動回転を行うようになっている。定着ローラ２１ａは中空筒体の形態をなし、中空空間にはハロゲンヒータ２１ｃが内蔵され、定着に必要な熱供給がなされるようになっている。一方、加圧ローラ２１ｂは定着ローラ２１ａとの接触ニップを通じて定着ローラ２１ａより加熱されるようになっている。ローラの温度制御は、定着ローラ２１ａの非通紙領域に温度検知素子としての温度センサ２１ｄを接触配置し、その検知温度に伴う抵抗値変化によりローラの表面温度を検知し、不図示の温度制御装置によりローラ表面温度を所定値となるようにハロゲンヒータ２１ｃの電流制御を行っている。

定着装置２１に送られた記録材Ｐはここで定着ローラ２１ａ、加圧ローラ２１ｂによる加熱、加圧を受けて表面にトナー像が溶融固着される。定着スピードは定着装置２１が記録材Ｐを搬送する速度であり、本実施例においてはプロセススピードと略等速である。これにより、４色フルカラーの画像が得られる。なお、熱容量がさらに必要な場合には加圧ローラ２１ｂ内にもハロゲンヒータが内蔵され加熱されることもある。

一方、記録材Ｐに転写されないで各感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上に残ったトナー（残留トナー）は、ファーブラシ、ブレード等のクリーニング装置９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋによって除去される。また、転写ベルト１４上に付着している不要なトナーは、ブレード、ファーブラシ、ウェブ等の転写ベルトクリーニング装置２４によって除去される。

また、エンジン部Ｃは１００ｍｍ／ｓのプロセススピードで動作する通常モード（１／１速モード）と５０ｍｍ／ｓのプロセススピードで動作する１／２速モードの２種類の動作モードを持つ。次に本発明の画像形成装置で用いるトナーについて説明する。本発明において使用するトナーはオイルレス定着を可能にすべく、色剤成分を有するバインダーに離型剤であるワックスを内包し、その溶融粘度は、Ｍｅｌｔ Ｉｎｄｅｘ測定方法にてＭＩ値が０．５ｇから１００ｇの範囲内に設定するものである。以下にこのトナーについて詳細に説明する。トナーは、結着樹脂、着色剤、荷電制御剤及び低軟化物質を含有している非磁性一成分微粒径トナーが好ましく用いられる。

まず、結着樹脂としては、カラートナー用に通常用いられているものでよく、例えば、スチレン−ポリエステル、スチレン−ブチルアクリレート等のスチレン系共重合体；ポリエステル系樹脂；エポキシ樹脂等が挙げられる。

次に、着色剤は、カラートナー用に通常用いられているもので良く、例えば、イエロートナー用としては、ベンジン系黄色顔料、フォロンイエロー、アセト酢酸アニリド系不溶性アゾ顔料、モノアゾ染料、アゾメチン系色素等が挙げられる。マゼンタトナー用としては、キサンテン系マゼンタ染料のリンタングステンモリブテン酸レーキ顔料、２，９−ジメチルキナクリドン、ナフトール系不溶性アゾ顔料、アントラキノン系染料、キサンテン系染料と有機カルボン酸とからなる色材、チオインジゴ、ナフトール系不溶性アゾ顔料等が挙げられる。シアントナー用としては、銅フタロシアニン系顔料が挙げられる。

荷電制御剤としては、カラートナー用に通常用いられているもので良く、例えば、負電荷制御剤としては、アルキルサリチル酸の金属錯体、ジガルボン酸の金属錯体、多環体サリチル酸金属塩等が挙げられ、正電荷制御剤としては、４級アンモニウム塩、ベンゾチアゾール誘導体、グアナミン誘導体、ジブチルチンオキサイド、その他の含窒素化合物等が挙げられる。

低軟化物質としては、パラフィンワックス、ポリオレフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャートロピッシュワックスの如きポリメチレンワックス；アミドワックス；高級脂肪酸；長鎖アルコール；エステルワックス；及びこれらのグラフト化合物、ブロック化合物の如き誘導体が挙げられ、トナーに対し、５〜３０重量％の含有量が好ましい。

また、トナーは、重合性単量体、着色剤、荷電制御剤及び低軟化点物質を含む重合性単量体組成物を重合することによりトナー粒子を製造する重合法によって得られる重合トナーであることが好ましく、より好ましくは、重合性単量体組成物を液媒体中で重合することにより得られる重合トナーが形状を球形にすることができることから良い。特に、重合性単量体組成物を水系媒体中で懸濁重合することによって得られる懸濁重合トナーの場合には、水系媒体中で重合性単量体組成物中に含まれている材料の極性差を用いることにより、低軟化点物質としてのワックスをトナー粒子中に内包化できることから、好ましく用いられる。

また、トナーは、形状係数ＳＦ１が１００〜１４０、好ましくは１００〜１２０であり、形状係数ＳＦ２が１００〜１２０であり、重量平均粒径が５〜７μｍの実質的球形である非磁性一成分微粒径重合トナーが好ましく用いられる。ここでいう形状係数ＳＦ１とは、図２の（ａ）に示すように、球形物質の形状の丸さの割合を示す値であり、球形物質を２次元平面上に投影して出来る楕円状図形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じたときの値で表される。つまり、形状係数ＳＦ１は次式で定義されるものである。

ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）

ＳＦ１の値が大きいほど、球形物質の形状は不定形となる。ＳＦ１が大きすぎると、球形状に付随する特性は薄れ、電界クリーニング性能は弱まることがある。形状係数ＳＦ２は、図２の（ｂ）に示すように、物質の形状の凹凸の割合を示す数値であり、物質を２次元平面上に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じたときの値で表される。つまり、形状係数ＳＦ２の次式で定義されるものである。ＳＦ２の値が大きいほど、物質の表面の凹凸は顕著となる。

ＳＦ２＝｛（ＰＥＲＩ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１００／４π）

本実施例では、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナー像を１００回無作為にサンプリングし、その画像情報は、ニレコ社製画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３）に導入して解析を行い、上式より算出したものである。

次に重合トナー粒子の一つの実施の形態の断面模型図を図３に示す。重合トナー３０は球形である。コア３３／シェル３２構造を有し、コア／シェル構造のコア部３３の主たる成分が低軟化点物質であり、該低軟化点物質の融点が４０〜１２０℃であることが好ましい。例えば、コア３３に低軟化点物質であるエステル系ワックスを内包し、シェル部３２である樹脂層にスチレン−ブチルアクリレート、表層３１にスチレン−ポリエステルという構成の重合トナーを用いることができる。３層構成となって、コア３３にワックスを内包することで、定着工程でのオフセット防止効果が得られ、また表層３１に樹脂層を設けることによって帯電効率のアップを図ることが可能なためで、また実際に使用時には、トリボ安定化のためにオイル処理したシリカを外添することもできる。トナーには、実質的な悪影響を与えない範囲内で、さらに他の添加剤
・例えばフッ素樹脂粉末、ステアリン酸亜鉛粉末、ポリフッ化ビニリデン粉末の如き滑剤粉末
・例えば酸化セリウム粉末、炭化硅素粉末、チタン酸ストロンチウム粉末の如き研磨剤
・例えばシリカ粉末、酸化チタン粉末、酸化アルミニウム粉末並びにこれらをシランカップリング剤及び／又はシリコーンオイルで処理した粉末の如き流動性付与剤
・ケーキング防止剤
・例えばカーボンブラック粉末、酸化亜鉛粉末、酸化スズ粉末の如き導電性付与剤
・逆極性の有機微粒子及び逆極性の無機微粒子の如き現像性向上剤
を用いることもできる。

重合トナーの製造方法としては、以下のような方法が挙げられる。

即ち、重合性単量体中に離型剤、着色剤、荷電制御剤、重合開始剤及びその他の添加剤を加え、ホモジナイザー、超音波分散機の如き混合機によって均一に溶解又は分散せしめた単量体組成物を、分散安定剤を含有する水相中で、ホモミキサーの如き分散機により分散せしめる。単量体組成物からなる液滴が所望のトナー粒子のサイズが得られた段階で、造粒を停止する。その後は、分散安定剤の作用により、粒子状態が維持され、かつ粒子の沈降が防止される程度の撹拌を行えば良い。重合温度は４０℃以上、一般的には、５０〜９０℃の温度に設定して重合を行う。分子量分布のコントロールの目的で、重合反応後半に昇温しても良く、さらに、未反応の重合性単量体、副生成物を除去するために反応後半、又は、反応終了後に一部水系媒体を留去しても良い。反応終了後、生成したトナー粒子を洗浄・ろ過により回収し、乾燥する。

懸濁重合法においては、通常単量体組成物１００重量部に対して水３００〜３０００重量部を分散媒として使用するのが好ましい。

上記製法にて、溶融粘度が後述のＭｅｌｔ Ｉｎｄｅｘ測定法にてＭＩ値が略０．５ｇ〜１００ｇのトナーとする（ＭＩ値が大きい程粘度は小）ことで、定着時のオフセット性が良好で光沢度も高すぎず、文書からグラフィックや写真画像まで視認性の良い画像を得ることが出来る。上記ＭＩ値の測定としては東京精機（株）製のセミオートマチック２−Ａ Ｍｅｌｔ Ｉｎｄｅｘｅｒを用い、測定条件として２ｍｍオリフィス／荷重５ｋｇ／ヒートチャンバー１２５℃／１０分で行った。

図４は定着温度とその温度で定着した時に得られるシアンの光沢度との関係を示し、実線は坪量７５ｇ／ｍ^３の普通紙を１／１速で定着した時のもの、点線は坪量１０５ｇ／ｍ^３の厚紙を１／２速で定着した時のもの、一点鎖線は坪量７５ｇ／ｍ^３の普通紙を１／２速で定着したときのものである。なお、他の色の定着温度と光沢度との関係もおおよそ同様のものになる。

本実施の形態では１／１速の時の定着温度は１８０℃として光沢度２０程度になるようにしている。一般に、厚紙を１／１速で定着するには単位時間あたりに与える熱量をさらに増やす必要があるため定着温度を１８０℃よりも上げなければならない。しかし、定着温度をあまりに上げると定着ローラや加圧ローラの寿命を短くしたり、画像形成装置内の温度上昇を招いたり、加熱のために消費電力を増やしてしまうので好ましくない。そのためプロセススピードを１／２速にすることにより単位時間あたりに紙に与える熱量を増やすようにしている。

図２から普通紙と同程度の光沢度を得るためには定着温度は１６０℃でよいことがわかる。一方、普通紙を厚紙用の１／２速、１６０℃で定着すると光沢度が３０になり、普通紙を１／１速で定着した時の光沢度２０とは明らかに異なった印象の定着画像になってしまう。

図２から普通紙を１／２速で定着した時の光沢度が１／１速の時の光沢度と同程度になるようにするためには定着温度は１５０℃でよいことがわかる。したがって、厚紙用とは別の普通紙用の１／２速の定着モードを設ければ１／２速でも１／１速時と同等の定着画像を得ることができる。しかもこの時、定着温度は１８０℃から１５０℃にまで下げられるので加熱に用する電力を減らすことができ、これを省電力モードとして使うことができる。

そこで本実施例では普通紙に画像形成を行う１／１速モード（普通紙モード）と、厚紙に画像形成を行う１／２速モード（厚紙モード）、さらに電力消費を抑えつつかつ１／１速モード時と同等の普通紙定着画像が得られる１／２速の省電力モードとを備え、それぞれのモードにおける設定値は以下の通りとする。

この構成において少量印字をすることが多い時などに、ユーザーがプリント時にホストコンピュータＤのプリンタドライバ２７で省電力モードの印字オプションを設定するか本体のコントロールパネル２２で省電力モード設定をすると普通紙のプリントがプロセススピード１／２速、定着温度１５０℃の省電力モードで動作するようになる。このようにして大量にまたは頻繁に印字するような時には１／１速モードを、少量印字を間隔を空けて行う時には省電力モードを選択できるようにすることにより電力消費効率を向上させることができる。

なお、１／１速時と１／２速時での光沢度の差は小さければ小さいほど良いが、定着性との兼ね合いも考慮した上で定着温度を設定して光沢度の差が一次色で５以内、二次色で１０以内に収まるようにすれば人間の目視ではほとんど差を感ずることなく同等の画像を得ることができる。

従来、カラートナーとしては結着樹脂としてポリエステル樹脂を使用したシャープメルト性カラートナーがしばしば用いられてきた。このシャープメルト性カラートナーは親和力が大きく、定着時オフセットしやすいため、シリコーンオイル、フッ素オイルのような離型性の高いオフセット防止用液体の薄膜で定着ローラ表面を被覆する必要があった。

しかしながら、この方式では上述のようにプロセススピードを１／２速にし、定着温度を低下させても１／１速で得られる画像と同等のものを得ることはできない。すなわち、プロセススピードを下げるとオフセット防止用液体が記録材に多量に供給されてしまうため定着後の記録材の触感が明らかに異なってしまう。これを改善するにはオフセット防止用液体の塗布装置の塗布量をプロセススピードによって変更できるような機構が必要になり定着装置が複雑、高価格化を招いてしまう。それに対してワックス内包のトナーを用いればプロセススピードにかかわらず供給されるワックスの量はトナーの乗り量によってのみ決まるので記録材の触感が変わるようなことはなく１／１速の時に得られる定着画像と１／２速で定着温度を下げた時に得られる定着画像は同等のものとなる。

次に、実施の形態２について説明する。なお、図１と同様の構成、作用をするものは同一の番号を付し説明は省略する。

図５は本実施の形態２における画像形成装置のエンジン部Ｃの縦断面図である。本実施の形態が実施の形態１と異なるところは転写ベルト１４と定着装置２１との間に搬送ベルト２５が別に設けられていることを特徴とする。

この搬送ベルト２５はローラ２６ａ、２６ｂに掛け渡され転写ベルト１４とは別に駆動されるため転写ベルト１４とは異なる速度で駆動可能である。この構成においてユーザーが省電力モードを設定すると、定着装置２１は１／２速で駆動され省電力モード用の定着温度１５０℃に加熱される、それ以外のものは１／１速で動作して画像形成を行う。

そして、記録材Ｐが転写ベルト１４上から搬送ベルト２５上に完全に移動するタイミングで１／１速で駆動していた搬送ベルト２５は１／２速に減速され記録材Ｐは定着装置２１に１／２速で搬送される。

プロセススピードを１／２速にしてしまうと画像形成開始から記録材Ｐが排出されるまでの時間であるファーストプリントアウトタイム（ＦＰＯＴ）が増加してしまうのに対して、このように定着装置だけを１／２速にすればＦＰＯＴの増加を最小限に抑えることが出来る。

次に、実施の形態３について説明する。

省電力モードは少量印字の時に消費電力を抑えるのに有効である一方、省電力モードのままで大量に印字を行ってしまうと消費電力量は増えてしまうことがある。図６は１／１速の時と１／２速の省電力モードの時の連続印字枚数と消費電力量との関係を示した図で、連続印字枚数が６０枚を超えたあたりから消費電力量が逆転していることがわかる。これは１／２速では１／１速に比べて定着装置の加熱時間は２倍必要なため消費電力が少なくても消費電力量としては増えてしまうからである。

そこで本実施例ではユーザーがたとえ省電力モードを設定していてもプリント信号をコントローラ部Ｂが処理している時に連続印字枚数が所定の枚数（ここでは６３枚）を超えると判断した場合は１／１速の通常モードで画像を形成するようにした。この判断はホストコンピュータが行ったり、プリントサーバが行ってもよく、その場合はプリント信号にモード指定の信号が含まれて画像形成装置に送られることになる。

これにより少量印字の時は省電力モードで動作し、大量に印字する場合は通常速での印字になるため常に最小の消費電力で効率よく画像形成を行うことができる。

次に、実施の形態４について説明する。

一般に熱ローラ方式は定着ローラの熱容量が大きいため、定着ローラ表面を定着に必要な温度にまで上げるには非常に多くの時間を要し、画像形成装置のウォーミングアップに時間がかかってしまう。そのため、定着ローラが室温にまで冷えている時は印字開始から記録材が排出されるまでの時間であるファーストプリントアウトタイム（ＦＰＯＴ）が長くなりユーザーを待たせてしまうことになる。

そこで、ＦＰＯＴを短くするために、本体を使用していない時にも定着ローラ表面をあらかじめ定着温度より低い温度で常時加熱するスタンバイモードを設けてプリント時には速やかに定着温度にまで加熱できるような方法が採られる。

本発明はこのようなスタンバイモードを設けた場合にも適用できる。この場合、スタンバイモード時の定着ローラの温度は省電力モードの時の定着温度以下に設定するのが好ましく本実施例では１４０℃とした。

この構成において図７のフローチャートを用いて画像形成動作を説明する。

まず、ホストコンピュータＤから印字情報が送られてきて画像形成がスタートすると（Ｓ７１）、コントローラ部Ｂはこの印字が普通紙用か厚紙用であるか判断する（Ｓ７２）。そして、厚紙用であれば厚紙モードでの画像形成を行う（Ｓ７３）。一方、普通紙用であれば省電力モードが設定されているか調べる（Ｓ７４）。そして、省電力モードの設定がされていない時は普通紙モードでの画像形成を行う（Ｓ７５）。省電力モードが設定されている場合は次に定着ローラの温度ＴＲが省電力モード時の定着温度ＴＥ（ここでは１５０℃）よりも高いかを調べる（Ｓ７６）。ＴＲ＞ＴＥの時は前回の印字からあまり時間が経過しておらず定着ローラを速やかに普通紙モードでの定着温度にまで加熱できると判断できるので普通紙モードでの画像形成を行う（Ｓ７５）。ＴＲ≦ＴＥの時は省電力モードでの定着温度に速やかに加熱できるので省電力モードでの画像形成を行う（Ｓ７７）。

以上のようにすればスタンバイモードが設定されている場合でも最小の消費電力で効率よく画像形成を行うことができる。

次に、実施の形態５について説明する。これまでは熱ローラ方式の定着装置を用いた画像形成装置について説明してきたが、近年では熱ローラの代わりにフィルム加熱方式を用いた定着装置が使用されるようになってきている。このようなフィルム加熱方式の定着装置を備えた画像形成装置に対しても本発明は適用できる。

本実施の形態に係るフィルム加熱方式の定着装置２８について図８により詳細に説明する。定着装置２８は図１の定着装置２２とそのまま置き換えが可能である。図８は本実施の形態に係る電磁誘導加熱方式の定着装置２８の概略構成を示す縦断面図である。

２８０は、発熱層（導電性磁性部材）を有する回転体としての円筒状の定着フィルムである。２８４ａ、２８４ｂは下側と上側の横断面略半円弧状樋型のフィルム支持部材（フィルムガイド）であり、開口側を互いに向かい合わせて略円筒体のフィルムガイド２８４を構成している。円筒状定着フィルム２８０は、このフィルムガイド２８４の外側にルーズに外嵌させてある。

フィルムガイド２８４の内側には、励磁コイル２８６と、Ｔ型に組み合わせた磁性コア２８７ａ、２８７ｂ、２８７ｃとからなる磁場発生手段が配設される。励磁コイル２８６には励磁回路（不図示）が接続されている。２８２は上側のフィルム支持部材２８４ｂの内面平面部に当接させて配設した横長の加圧用剛性ステイである。２８５は磁性コア２８７ａ、２８７ｂ、２８７ｃ及び励磁コイル２８６と加圧用剛性ステイ２８２の間を絶縁するための絶縁部材である。

２８３は加圧ローラである。この加圧ローラ２８３及びフィルムガイド２８４によって定着フィルム２８０を挟み、加圧ローラ２８３からフィルムガイド２８４に対して所定の加圧力をかけることにより、フィルムガイド２８４と加圧ローラ２８３とが所定幅の定着ニップ部Ｎを形成して相互圧接している。磁性コア２８７ａは定着ニップ部Ｎが形成された位置に対応させて配設してある。

加圧ローラ２８３は駆動手段Ｍにより矢印ａの反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ２８３の回転駆動により、前記加圧ローラ２８３と定着フィルム２８０外面との間で摩擦力が発生し、定着フィルム２８０に回転力が作用する。そして、定着フィルム２８０はその内面を定着ニップ部Ｎにおいてフィルムガイド２８４の下面に密着して摺動させながら、加圧ローラ２８３の周速度にほぼ対応した周速度をもって、矢印ｂで示される時計方向にフィルムガイド２８４の外周を回転する（加圧ローラ駆動方式）。

励磁コイル２８６は励磁回路（不図示）から供給される交番電流によって交番磁束を発生する。Ｔ字型の磁性コア２８７の磁性コア２８７ａが定着ニップ部Ｎの位置に対応して設けられているため、交番磁束は定着ニップ部Ｎに集中的に分布し、その交番磁束は定着ニップ部Ｎにおいて、定着フィルム２８０の発熱層に渦電流を発生させる。この渦電流は発熱層の固有抵抗によって発熱層にジュール熱を発生させる。

定着ニップ部Ｎの温度は、ニップ直前に温度検知素子としての温度センサ２８１を配置し、その検知温度に伴う抵抗値変化から不図示の温度制御装置により、励磁コイル２８６への電流供給が制御されることで、所定の温度が維持されるように調節される。

このようなフィルム加熱方式の定着装置では、従来の熱ローラ方式の定着装置に比べ、加熱部材であるフィルムの熱容量が非常に小さいため、発熱手段からの熱エネルギーを定着プロセスに効率よく使用することができ加熱に要する電力のほとんどを定着に用いることができる。したがって、このような定着装置を備えた画像形成装置に本発明を適用すれば省電力モードでは定着温度が下がるので加熱に要する消費電力も下がりさらなる省電力化が可能になる。なお、加熱方式は電磁誘導加熱以外にも線状発熱ヒータを用いたものでもよい。

なお、本発明に係る画像形成装置は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲で種々に変更可能である。すなわち、上記各実施の形態ではプロセススピード、または定着スピードは１／１速と１／２速の２種類であったがそれ以外にも１／３速、１／４速といった１／１速以外の低速モードを複数設けてもよくその場合は低速モードの中から少なくとも一つが普通紙モードと同等の画像が出力できるようにすればよい。

また、ワックス内包トナーは重合法によって作成したものについて説明しているが、結着樹脂とワックスとを溶融混練したのち粉砕することによって作成したワックス内包トナーを用いてもよい。定着温度は上記以外のものでもよく、色順はＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ以外でもよい。さらに、画像形成装置はインライン以外の方式でも良くさらにはモノクロの画像形成装置にも適用できる。

実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図 トナーの形状係数ＳＦ１とＳＦ２の説明図 重合トナーの断面模型図 定着温度と光沢度との関係を示す図 実施の形態２の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図 印字枚数と消費電力との関係を示す図 スタンバイモードを設けた時の画像形成モードの切り替え方法を示したフローチャート 実施の形態５の電磁誘導式の加熱方式の定着装置の概略構成を示す縦断面図

符号の説明

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ 感光ドラム
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ 帯電ローラ
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂｋ 現像剤
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ 転写ローラ
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋ 現像スリーブ
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋ 現像剤塗布ローラ
７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｂｋ 現像剤塗布ブレード
９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋ クリーナ、クリーニング装置
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋ 露光装置
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋ 走査ビーム
１４ 転写ベルト
２０ 吸着ローラ
２１ 定着装置
２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂｋ 転写バイアス電源

Claims (8)

1. 記録材上に形成されたカラートナー像を加熱定着することによって定着画像を得る定着手段を備え、複数の定着スピードによって定着可能であるカラー画像形成装置であって、
   前記カラートナーはワックスを内包したトナーであり、同種の記録材に対して同一の画像を前記カラー画像形成装置のもつ全定着スピードでそれぞれ定着を行った場合、得られる定着画像のうち少なくとも二つは、一次色の光沢度の差が５以内、二次色の光沢度の差が１０以内であることを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記一次色の光沢度の差が５以内、二次色の光沢度の差が１０以内である定着画像を得る少なくとも二つの定着スピードのうち、一つは最も速い定着スピードであることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
3. 前記一次色の光沢度の差が５以内、二次色の光沢度の差が１０以内である定着画像を得る少なくとも二つの定着スピードにおける定着温度は、それぞれ異なっていることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
4. 前記カラー画像形成装置は、印字動作の開始から印字動作の停止までの印字枚数によって、前記一次色の光沢度の差が５以内、二次色の光沢度の差が１０以内である定着画像を得る少なくとも二つの定着スピードのうち、どちらの定着スピードで定着を行うかを選択することを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
5. 前記印字動作の開始から印字動作の停止までの印字枚数は、ホストコンピュータまたはプリントサーバ、画像形成装置内のコントローラで計測することを特徴とする請求項４記載のカラー画像形成装置。
6. 前記定着手段は２本の弾性ローラから構成され、これらの弾性ローラのうち少なくとも一方に発熱体を有する熱ローラ方式の定着手段であることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
7. 前記定着手段は耐熱性および離型性を有し、内部または外部に発熱手段を備えた無端状フィルムシートと加圧手段とからなる定着手段であることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
8. 前記画像形成装置は非画像形成時に定着手段を定着温度よりも低い所定の温度に維持するスタンバイモードを持つことを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。