JP4902432B2 - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置及びその制御方法に関する。より具体的には、そのうち特に、転写定着体である像担持体上のトナーを加熱して融解することにより転写すると同時に定着して、転写定着手段を通過する用紙・ＯＨＰフィルム等の記録媒体に画像を記録する電子写真方式の画像形成装置及びその制御方法に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置では、感光体上に静電潜像を形成し、それを乾式トナーで現像してトナー画像を形成した後、そのトナー像を静電的に転写し、定着することにより用紙等の記録媒体に画像を記録する画像形成装置が広く用いられている。ところが、この種の画像形成装置においては、記録媒体の表面に凹凸があることから、記録媒体と感光体が完全に密着せずにそれらの間に不均一なギャップを生じ、転写電界が乱れたり、トナー同士のクーロン反発力を招いたり、また画像形成装置まわりの温度や湿度などの設置環境条件によって記録媒体の含水率が変化し、それによって記録媒体の電気抵抗が変化するために画像が乱れたりするなどの問題がある。また、記録媒体の表面に凹凸は定着画像の光沢ムラの原因となる。特にベタ部分の多いカラー画像では、上述のように紙抵抗や凹凸による画像の乱れや光沢ムラが極力ない画像が望まれている。

これらの問題を解決するために、従来の画像形成装置の中には、例えば、特許文献１に示されているように、感光体から中間転写体に多色のトナー像を重ねて静電的に１次転写し、中間転写体上でトナーを加熱溶融して後、その溶融したトナー像を所定の転写同時定着部において記録媒体に２次転写すると同時に定着し、カラー画像を得るようにしたものが提案されている。記録媒体にトナー像を転写と同時に定着をおこなう転写定着手段によれば、紙の抵抗や凹凸による画像劣化のない、均一な高光沢の定着画像を得ることができる。

しかし、このような画像形成装置では、トナー加熱時間と同じだけ中間転写体も加熱され、しかも内面側から層厚み方向全体に加熱されるために、トナーを加熱溶融して２次転写領域通過後の第２の像担持体が再び一次転写領域に入ることにより、中間転写体によって感光体が加熱されて、トナーの固着などの問題が発生していた。

このような問題をも解決するために、冷却ファンを用いて中間転写体を途中で冷却することや、ヒートシンクなどによって温度上昇防止を図る策も提案されている。しかし、中間転写体が直接加熱される転写定着方式を用いた画像形成装置では、上記のような冷却手段を用いても中間転写体の温度を十分に低減させることが難しく、感光体の物理的特性の変化やトナー固着による画像劣化が問題となり、さらに加熱冷却の激しいヒートサイクルが繰り返されることになり、中間転写体の耐久性や画像形成装置の熱効率の観点から非常に不利である問題があった。また、冷却装置のコスト高や冷却装置による消費電力の増大にもつながる問題もあった。

そこで、さらにこのような問題をも解決するために、中間転写体を直接加熱しない画像形成装置も考案されている。例えば、特許文献２には、電子写真方式による画像形成装置において、中間転写体に形成された未定着トナー像を転写定着手段の転写定着体に転写し、転写定着体上で未定着トナーを加熱して融解させることにより、転写定着体に圧接する加圧ローラとの間に形成するニップ部（以下、「転写定着ニップ」という）においてトナー像を転写と同時に定着することによって、転写定着手段を通過する記録媒体に定着画像を形成することが示されている。

この画像形成装置によると、直接的に中間転写体を加熱することがないために、中間転写体への熱移動を抑制できるので、感光体の物理的特性の変化やトナー固着を低減させて、高画質の定着画像を形成することができる。また、感光体や中間転写体の耐久性を向上させることができる。また、転写定着方式によりトナーを加熱する時間を長くできるために、低温定着が可能で、かつウォームアップ時間を短くできるために省エネルギー性を向上させることができる。

特許第３０４２４１４号公報 特開２００４−１４５２６０号公報

しかしながら、上記のように転写定着手段を有する画像形成装置において、ベルトや感光体の熱処理は未だに大きな課題であり、各部品の耐久性や画像品質に悪影響を及ぼしていた。

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、感光体や中間転写体などの像担持体の耐久性を確保し、省エネルギーかつ高画質の定着画像を形成可能とする画像形成装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。
（１） 複数色のトナー像Ａが転写される転写定着体と、該転写定着体上のトナー像Ａを加熱する加熱手段と、前記転写定着体とニップを形成する加圧手段とを備え、前記転写定着体上の加熱により融解したトナー像Ａを、前記ニップを通過する記録媒体上に転写すると同時に定着させる画像形成装置において、前記トナー像Ａとは別の色のトナー像Ｂが形成される像坦持体と、該像坦持体上のトナー像Ｂを前記ニップ通過前の記録媒体上に転写する転写手段とを備え、前記転写定着体と加圧手段とを未定着のトナー像Ｂを前記記録媒体に定着させる定着手段として兼用することを特徴とする画像形成装置。
（２） 前記トナー像Ａはマゼンタ、シアン、イエローのトナーからなり、前記トナー像Ｂはブラックのトナーからなることを特徴とする前記（１）に記載の画像形成装置。
（３） トナー像Ｃが形成される複数の第１の像担持体と、該複数の第１の像坦持体それぞれと当接しそれぞれの前記トナー像Ｃが重ねあわされて前記トナー像Ａとして転写される第２の像担持体とを備え、前記転写定着体は該第２の像坦持体と当接してトナー像Ａが転写されることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の画像形成装置。
（４） 複数色のトナー像Ｃが重ねて形成されて前記トナー像Ａとされる１つの第１の像坦持体と、該第１の像坦持体と当接し前記トナー像Ａが転写される第２の像担持体とを備え、前記転写定着体は該第２の像坦持体と当接してトナー像Ａが転写されることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の画像形成装置。
（５） 前記第２の像担持体は、前記転写定着体から離間可能であることを特徴とする前記（３）または（４）に記載の画像形成装置。
（６） 前記第１の像担持体は、前記第２の像担持体から離間可能であることを特徴とする前記（３）または（４）に記載の画像形成装置。
（７） 色の異なるトナー像Ｃが形成される複数の第１の像担持体を備え、前記転写定着体は該第１の像坦持体それぞれと当接しそれぞれの前記トナー像Ｃが重ねあわされて前記トナー像Ａとして転写されることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の画像形成装置。
（８） 色の異なるトナー像Ｃが重ねて形成されて前記トナー像Ａとされる第１の像坦持体を備え、前記転写定着体は該第１の像坦持体と当接してトナー像Ａが転写されることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の画像形成装置。
（９） 前記第１の像担持体は、前記転写定着体から離間可能であることを特徴とする前記（７）または（８）に記載の画像形成装置。
（１０） 前記（５）に記載の画像形成装置を用いる画像形成装置の制御方法であって、前記トナー像Ｂの作像中に、前記第２の像担持体を前記転写定着体から離間することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
（１１） 前記第２の像担持体を前記転写定着体から離間している間に、該第２の像坦持体の冷却、前記第２の像坦持体のクリーニング、前記トナー像Ａの濃度調整、前記トナー像Ａの色ずれ調整の少なくともいずれか１つを行うことを特徴とする前記（１０）に記載の画像形成装置の制御方法。

本発明は、記録媒体に転写と定着を同時におこなう転写定着方式と従来の記録媒体上のトナーを定着する定着方式を併用する画像形成装置とすることにより、感光体や中間転写体などの像担持体の耐久性を確保し、省エネルギーかつ高画質の定着画像を形成可能とする。

図１に、従来の転写同時定着（転写定着）方式の画像形成装置としてのタンデム型のカラー複写機の構成を示す。
カラー複写機１は、装置本体中央部に位置する画像形成部１００Ｚと、該画像形成部１００Ｚの下方に位置する給紙部４００と、画像形成部１００Ｚの上方に位置する図示しない画像読取部を有している。

画像形成部１００Ｚには、水平方向に延びる転写面を有する中間転写体としての中間転写ベルト２０が配置されており、該中間転写ベルト２０の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋが中間転写ベルト２０の転写面に沿って並置されている。

各感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋはそれぞれ同じ方向（反時計回り方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置１１、光書き込み手段としての書き込み装置１４、現像装置１２、１次転写装置２５、及びクリーニング装置１３が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体１０と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置１２には、それぞれのカラートナーが収容されている。

中間転写ベルト２０は、駆動ローラ２１，２２と、従動ローラ２４に掛け回されて感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。従動ローラ２４と対向する位置には、中間転写ベルト２０の表面をクリーニングするクリーニング装置２７が設けられている。

画像形成に当たっては、まず感光体１０Ｙの表面が帯電装置１１Ｙにより一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体１０Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置１２Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は所定のバイアスが印加される１次転写装置２５Ｙにより中間転写ベルト２０上に１次転写される。他の感光体１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２０上に順に転写されて重ね合わせられる。また転写後感光体１０上に残留したトナーはクリーニング装置１３により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体１０の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。

ついで感光体１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋから中間転写ベルト２０上に１次転写されたトナー像は、図示しないバイアス印加手段により駆動ローラ２２に印加されるバイアス（ＡＣ、パルスなどの重畳を含む）により転写定着ローラ３０に静電気力で２次的に転写される。

ついで中間転写ベルト２０から転写定着ローラ３０に転写されたトナー像はニップで用紙Ｓに定着されるまで、転写定着ローラ３０上において加熱手段３３により単独で加熱され、溶融される。ついで、ニップで溶融されたトナー像は用紙Ｓに転写と同時に定着されて画像が形成される。

このような転写定着方式のメリットとして、記録媒体の凹凸や電気抵抗の影響を受けずに定着画像を形成可能であることが挙げられる。また、転写定着方式では、転写定着体上でトナー像がフィルム化した状態で記録媒体に転写定着されるため、均一で高光沢のベタ画像を得ることができる。

ところでカラー画像は、ベタ比率が高く、記録媒体に対する画像面積被覆率が大きいため、記録媒体の影響を受けにくく均一高光沢な画質が求められる。一方、モノクロモードでは、オフィス文書に代表されるベタ比率が少なく、線や文字が多い画像が多く印刷される。また、オフィス文書等では、画像が光に反射して読みづらいなどの理由から、カラー画像のような高光沢画像が必ずしも求められるとは限らない。現在、市場に存在するコピー機やプリンタなどのカラー電子写真機において、モノクロ（ブラック単色）モードの使用頻度が未だに高く、例えばモノクロモードとカラーモードの使用頻度はそれぞれ５０％程度である。

本発明は、以上の背景を受けてなされたものであり、従来の定着方式と、直接的に中間転写体を加熱することがない転写定着方式を併用し、転写定着手段が記録媒体上の未定着トナーを定着する定着手段を兼ねる構成としたものである。

以下に、本発明に係る画像形成装置の構成について説明する。
図２は、この発明による画像形成装置の例であり、第１の実施形態であるタンデム型カラー複写機における要部構成を示すものである。ここでは、複数の第１の像坦持体がタンデムで配置され、転写定着ローラで３次転写定着を行う例を示す。

図２に示すカラー複写機において、符号１００は作像手段、２００は中間転写手段、３００は転写定着手段、４００は記録媒体搬送手段である。作像手段１００の上に設置されている画像読取手段は、図示省略してなる。

作像手段１００には、イエロー、マゼンタ、シアンの３つのカラー作像ステーションを備える。各作像ステーションは、それぞれ同一構成であり、ともに反時計まわりに回転する第１の像担持体であるドラム状の感光体１０を平行に並べて設置してある。３つのカラー作像ステーションの下には、別途ブラックの作像ステーションを備える。各感光体１０のまわりには帯電装置１１、現像装置１２、１次クリーニング装置１３などを配置してなるが、現像装置１２にはそれぞれ異なる色のカラートナーを収容している。各作像ステーションには、共通の１つの書込み装置１４を設ける。なお、図においては、符号にＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋを付し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの別を示す。すなわち、転写定着方式に用いるトナーはイエロー、マゼンタ、シアンであり、定着方式に用いるトナーはブラックである。また、転写定着方式、定着方式に用いるトナーはそれぞれ１色または２色以上の有色トナーであり、特開２００５−２５８０４３号公報に記載されているような、透明トナーを転写定着する方式とは異なる。また、この例では、トナーは、マイナスに帯電している場合である。

中間転写手段２００には、第２の像担持体であるベルト状の中間転写体２０を、駆動ローラ２１、２次転写ローラ２２、冷却ローラ２３、従動ローラ２４に掛けまわして、図中時計まわりに走行可能に備えてなる。中間転写体２０は、トナーが転写されやすいように、フッ素樹脂系材料であるＰＦＡやＰＴＦＥなどをコーティングして表面に離型層を形成している。

そして、各カラー作像ステーションの感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃには、１次転写位置でそれぞれ中間転写体２０を挟んで１次転写ローラ２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃを押し当てる。Ｙ，Ｍ，Ｃとは別途設けられるＫの感光体の対向には記録媒体Ｓにトナーを転写するために１次転写ローラ２５Ｋを押し当てる。また、二次転写ローラ２２の下流には、中間転写体２０の表面をクリーニングする２次クリーニング装置２６を設ける。２次クリーニング装置２６では、クリーニング部材としてクリーニングブレード２７を使用し、先端を、中間転写体２０の走行方向に対してカウンタ方向に向けてその表面に押し当ててなる。もちろん、クリーニング部材としては、クリーニングブレードに限らず、クリーニングブラシやクリーニングローラを使用することもできる。

転写定着手段３００には、ローラ状の転写定着体（定着回転体）３０に加圧手段である加圧ローラ３１を付勢部材３２で押し当てて構成してなる。そして、転写定着体３０には、２次転写ローラ２２を不図示の付勢部材を用いて中間転写体２０を介して押圧して２次転写位置Ｐ２に２次転写ニップを形成するとともに、付勢部材３２を用いて加圧ローラ３１を押し当てて３次転写位置Ｐ３に３次転写ニップを形成する。転写定着体３０は、アルミニウム等よりなる金属パイプ製の芯金と、その表面に設けるシリコーンゴムなどからなる弾性層と、その表面にフッ素樹脂系材料であるＰＦＡやＰＴＦＥなどをコーティングして形成する離型層とからなる。この転写定着体３０の弾性層または離型層には、抵抗調整剤として、イオン導電性材料またはカーボンなどの電子導電性材料を分散している。

そして、この例では、図中反時計まわりに回転する転写定着体３０のまわりであって、２次転写位置Ｐ２の下流で、３次転写位置Ｐ３の上流に、転写定着体３０が担持するトナー像を加熱する加熱手段３３を配置する。加熱手段３３は、ハロゲンヒータ３４と、その輻射熱を反射して転写定着体３０上のトナー像を効率よく加熱するための反射板３５とで構成する。また、転写定着体３０のまわりであって、３次転写位置Ｐ３の下流で、２次転写位置Ｐ２の上流に、３次クリーニング装置３６を配置する。

なお、図２に示す例では、加熱手段３３を転写定着体３０のまわりに配置したが、円筒状に形成した転写定着体の内部に配置して内側から加熱するようにしてもよい。また、金属からなる発熱層を設けて転写定着体を構成し、３次転写位置Ｐ３の上流で転写定着体に近付けて励磁コイルを設ける構成とし、励磁コイルに通電して発熱層を発熱することにより誘導加熱により転写定着体を加熱するようにしてもよい。

記録媒体搬送手段４００には、記録媒体Ｓを積載収容する給紙トレイ４０と、給紙トレイ４０内の記録媒体Ｓを上から順に１枚ずつ分離して送り出す給紙コロ４１と、給紙コロ４１で送り出した記録媒体Ｓを案内するガイド板４２と、ガイド板４２で案内する記録媒体Ｓを搬送する搬送ローラ対４３と、搬送ローラ対４３で搬送する記録媒体Ｓの先端を突き当てていったん停止し、転写定着体３０が担持するトナー像にタイミングを合わせて３次転写位置Ｐ３に向けて送り出すレジストローラ対４４などで構成する。

ところで、いまこのカラー複写機を用いてコピーをとるときは、不図示の自動原稿搬送手段の原稿台上に原稿をセットする。または、自動原稿搬送手段を開いて、図示省略する画像読取手段のコンタクトガラス上に原稿をセットし、自動原稿搬送手段を閉じてそれで押さえる。

そして、不図示のスタートスイッチを押すと、自動原稿搬送手段に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス上へと移動してから、画像読取手段を駆動して原稿内容を読み取る。コンタクトガラス上に原稿をセットしたときは、そのまま原稿内容を読み取る。

また、不図示のスタートスイッチを押すと、カラー画像作像時には、適宜のタイミングで個々の作像ステーションの感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋをそれぞれ回転させる。そして、各感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの表面を帯電装置１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋで一様にマイナス帯電し、画像読取手段からの画像情報に基づいて書込み装置１４により書込みを行って感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上にそれぞれ静電潜像を形成する。その後、現像装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋによりトナーを付着して各感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上にそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する。

また適宜のタイミングで不図示の駆動モータで中間転写手段２００の駆動ローラ２１を回転駆動して２次転写ローラ２２、冷却ローラ２３、従動ローラ２４を従動回転し、中間転写体２０を回転搬送する。そして、中間転写体２０の搬送とともに、各感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃで担持するカラートナー像（トナー像Ｃ）を１次転写位置で１次転写ローラ２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃにより順次１次転写し、イエロー、マゼンタ、シアントナー像を重ねて中間転写体２０上に合成カラー画像（トナー像Ａ）を形成する。

１次転写後に感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ１０Ｋ上に残留した１次転写残トナーは、１次クリーニング装置１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋによりそれぞれ除去する。１次クリーニング後の感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの表面は、不図示の除電ランプにより除電してそれぞれ初期化し、帯電装置１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋからはじまる再度の画像形成に備える。１３Ｋによって除去された１次転写残トナーは、不図示の搬送経路を通って現像装置１２Ｋにリサイクルされる。

また適宜のタイミングで不図示の駆動モータで転写定着手段３００の転写定着体３０を回転駆動して加圧ローラ３１を従動回転する。そして、中間転写体２０で担持する合成カラー画像を２次転写位置Ｐ２で２次転写ローラ２２により転写定着体３０に２次転写する。定着回転体３０上のトナーは、加熱手段３３により所定の温度まで加熱して融解する。

２次転写位置Ｐ２通過後の中間転写体２０は、冷却ローラ２３により熱を奪って冷却してから、２次転写後に中間転写体２０上に残留した２次転写残トナーを２次クリーニング装置２６により除去して後、再び１次転写位置へと戻す。

また適宜のタイミングで不図示の駆動モータで記録媒体搬送手段４００の給紙コロ４１を回転して給紙トレイ４０内の記録媒体Ｓを送り出し、ガイド板４２で案内しながら搬送ローラ対４３で搬送し、記録媒体Ｓの先端をレジストローラ対４４に突き当てて止める。そして、転写定着体３０で担持するトナー像にタイミングを合わせてレジストローラ対４４を回転し、記録媒体Ｓを感光体１０Ｋと１次転写ローラ２５Ｋが成す転写ニップに向けて送り出し、感光体１０Ｋで担持するトナー像（トナー像Ｂ）を記録媒体に静電的に転写する。さらに、Ｋトナー（トナー像Ｂ）を保持した記録媒体Ｓは、３次転写位置Ｐ３に向けて送り出され、転写定着体３０で担持するカラートナー像（トナー像Ａ）を３次転写位置Ｐ３で記録媒体Ｓに３次転写すると同時に圧接して定着し、記録媒体Ｓに画像を記録して矢示方向に排出する。

モノクロモードの際は、転写定着体３０と中間転写体２０とを不図示の接離手段によって、離間させ、感光体１０Ｋ上のトナー像（トナー像Ｂ）をレジストローラ対４４から送られてきた記録媒体Ｓに静電的に転写し、その後、転写定着体３０によってトナー像を定着し、矢印方向に排出する。またモノクロモードの際は、感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃおよび駆動ローラ２１を静止させても良いし、中間転写体２０上に濃度調整パターンや色ずれ調整パターンを作像して、プロセスコントロールを実行しても良い。また、中間転写体２０を駆動ローラ２１によって回転させ、冷却ローラ２３による冷却モードおよび、２次クリーニング装置２６によるクリーニングモードをおこなっても良い。冷却モードおよびクリーニングモードの際は、不図示の接離手段によって感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃを中間転写体２０から離間させる。

３次転写後に転写定着体３０上に残留した３次転写残トナーは、３次クリーニング装置３６により除去する。

ここで、図２の本発明の画像形成装置における定着方式と転写定着方式を組み合わせることによるメリットを、図１の従来の画像形成装置（タンデム型カラー複写機）と対比して以下に示す。その際、一般的に用いられるＫ（ブラック）、Ｍ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｙ（イエロー）のトナーを用いたカラーモード印刷、Ｋ（ブラック）のトナーを用いたモノクロモード印刷の場合を例として示す。

（１）耐久性
図１の画像形成装置では、使用頻度の高いＫ単色（モノクロ）モード印刷時においても、中間転写体が熱によるダメージを受けてしまうのに対し、本発明の画像形成装置（図２）では、Ｋ単色（モノクロ）モード印刷時において、転写定着体３０と第２の像坦持体（中間転写体２０）を離間することで、中間転写体２０および感光体１０が熱源（転写定着手段）からの熱ダメージを受けることがなく、耐久性に富む。
（２）Ｂｌａｃｋの画質選択
Ｂｌａｃｋ画像に関しては、本発明の画像形成装置では、文書などは低画質、低光沢モードとしてＫ単色を従来の定着モードで出力し、ベタ画像が多い画像は、高画質、均一高光沢モードとして、Ｃ，Ｍ，Ｙの３色を転写定着モードで出力してＢｌａｃｋ画像を得ることができる。
（３）Ｋ単色作像中に中間転写ベルトのメンテナンス
本発明の画像形成装置（図２）ではＫ作像中（モノクロモード印刷中）は、第２の像坦持体（中間転写体２０）を転写定着体３０から離間する制御を行うことにより、第２の像坦持体（中間転写体２０）のクリーニングや冷却、およびカラー（トナー像Ａ）のカラー濃度調整や色ずれ調整をおこなうことができる。逆に、カラー作像時には、Ｋの感光体１０Ｋのクリーニングや濃度調整をおこなうことができ、時間効率のよい作像シーケンスを達成できる。
（４）ジャムや強制電源オフ時のクリーニング負荷低減
転写定着手段を用いた画像形成装置の特有の課題として、記録媒体のジャム時や停電など強制的に電源がオフされた場合、従来の定着方式とは異なり大量のベタトナー像が転写定着体３０に融解して付着し、そのトナー像のクリーニングが非常に困難ということがある。図２では、少なくともＫ単色モードで印刷時には、転写定着方式を用いないために、転写定着体３０のクリーニング負荷が低減される。
（５）Ｋ単色ファーストプリントタイムの短縮
図１のような従来の転写定着手段では、使用頻度の高いモノクロモードのファーストプリントタイムを短縮するために、Ｋステーションをベルト移動方向の最下流に（転写定着体３０側に）配置することが多い。しかし、直接的に中間転写体を加熱することがない転写定着方式ではどうしても、Ｋトナーの移動距離が大きくなるために、ファーストプリントタイムが遅くなってしまう。これに対して、本発明の画像形成装置（図２）のように、転写定着方式とは別にＫステーションのみを従来の転写後に定着という方式をとり、Ｋステーションのニップ部から定着ニップ（転写定着手段のニップ部）までの距離を１次転写位置−２次転写位置Ｐ２−３次転写位置Ｐ３を経由する距離よりも短くすることで、モノクロモードのファーストプリントタイムを短縮することができる。
（６）Ｋステーションでのトナーリサイクル
感光体上のクリーニングされたトナーは、クリーニング部から廃トナー容器へ搬送されて中間転写のクリーニングされたトナーとともに廃トナー容器に貯められる。しかし、クリーニングされたトナーを廃トナーとして捨てていると、ある割合のトナーを無駄にすることになる。そのため、モノクロ機では、クリーニング部で回収したトナーを再び利用している。図１のような従来の転写定着手段では、使用頻度の高いモノクロモードのファーストプリントタイムを短縮するために、Ｋステーションをベルト移動方向の最下流に配置することが多い。そのため、カラーモードでは、上流のカラーステーション（ＣＭＹ）のトナーがＫ感光体に逆転写してしまうことから、Ｋトナーのリサイクルが困難である（逆にＫトナーのリサイクルを優先すると、Ｋ単色ファーストプリントタイムの短縮が困難となる）。カラー機において、Ｋトナーは他のＣＭＹなどのカラートナーに比べて消費量が多いためにＫトナーのリサイクルをすることは、コスト削減に大きく影響する。これに対して、本発明の画像形成装置（図２）のように転写定着方式とは別にＫステーションのみを従来の転写後に定着という方式をとることで、カラーモードにおいてもＫトナーのリサイクルが可能となる。

つぎに、図３に、本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態のバリエーションを示す。ここでは、複数の第１の像坦持体がタンデムで配置され、転写定着ベルトで３次転写定着を行う例を示している。
図２に示す例では、転写定着手段３００の転写定着体３０として円筒形状のローラを使用したが、図３では転写定着体３０Ａを、複数のローラに掛けまわした無端ベルト状のものとしている。この無端ベルト状の転写定着体３０Ａは、基材と、その上の弾性層と、さらにその上の離型層とで構成するとよい。なお、転写定着体３０Ａ以外の構成は図２に示す画像形成装置のものと同じである。
図３の画像形成装置においても、図２の画像形成装置と同様に本発明の効果が得られる。

つぎに、図４に、本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態のほかのバリエーションを示す。ここでは、イメージオンイメージ（ＩＯＩ）方式の単数の第１の像坦持体が配置され、転写定着ローラで３次転写定着を行う例を示している。
図２に示す例では、カラー作像ステーションの感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃが中間転写体２０Ａに対してタンデムで配置されていたが、図４では帯電手段１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃと、現像手段１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃによって複数色のトナー像を単数の感光体１０ＣＭＹに重ねて形成するイメージオンイメージ（ＩＯＩ）現像方式が用いられている。また、これに伴い、１次転写ローラ２５も１つであり、中間転写体２０Ａも配置が変更されている。それ以外の構成は図２に示す画像形成装置のものと同じである。
図４の画像形成装置においても、図２の画像形成装置と同様に本発明の効果が得られる。また、イメージオンイメージ現像方式を採用することで、さらなる小スペース化とファーストプリントタイムの高速化を図ることができる。

つぎに、本発明に係る画像形成装置の第２の実施形態について説明する。
図５は、この発明による画像形成装置の例であり、第２の実施形態であるタンデム型カラー複写機における要部構成を示すものである。ここでは、複数の第１の像坦持体がタンデムで配置され、中間転写体が転写定着体を兼ねて２次転写定着を行う例を示す。

図５に示すカラー複写機において、符号１００Ｂは作像手段、２００Ｂは中間転写手段、３００Ｂは転写定着手段、４００は記録媒体搬送手段である。作像手段１００Ｂの上に設置されている画像読取手段は、図示省略している。

作像手段１００Ｂは、図２における作像手段１００と基本的構成は同じであるが、中間転写手段２００Ｂ及び転写定着手段３００Ｂに対応して、配置が変更されている。

中間転写手段２００Ｂには、第２の像担持体であるベルト状の中間転写体２０Ｂを、従動ローラ２１Ｂ、中間転写体２０Ｂ上のトナー像を加熱するためのハロゲンヒータ３４を内蔵した駆動される転写定着ローラ３０Ｂに掛けまわして、図中時計まわりに走行可能に備えてなる。中間転写体２０Ｂは、トナーが転写されやすいように、フッ素樹脂系材料であるＰＦＡやＰＴＦＥなどをコーティングして表面に離型層を形成している。

そして、各カラー作像ステーションの感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃには、１次転写位置でそれぞれ中間転写体２０Ｂを挟んで１次転写ローラ２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃを押し当てる。Ｙ，Ｍ，Ｃとは別途設けられるＫの感光体１０Ｋの対向には記録媒体Ｓにトナーを転写するために１次転写ローラ２５Ｋを押し当てる。また、転写定着ローラ３０Ｂの下流には、中間転写体２０Ｂの表面をクリーニングする２次クリーニング装置２６を設ける。

転写定着手段３００Ｂでは、転写定着ローラ３０Ｂと中間転写体２０Ｂとが図２でいう転写定着体３０の役目を果たす。すなわち、転写定着ローラ３０Ｂに中間転写体２０Ｂを挟んで加圧手段である加圧ローラ３１を付勢して押し当てて構成してなり、転写定着ローラ３０Ｂは、中間転写体２０を介して押圧される位置に２次転写ニップを形成する。
なお、記録媒体搬送手段４００は図２のものと同じである。

ところで、いまこのカラー複写機を用いてコピーをとるときは、不図示の自動原稿搬送手段の原稿台上に原稿をセットする。または、自動原稿搬送手段を開いて、図示省略する画像読取手段のコンタクトガラス上に原稿をセットし、自動原稿搬送手段を閉じてそれで押さえる。

そして、不図示のスタートスイッチを押すと、自動原稿搬送手段に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス上へと移動してから、画像読取手段を駆動して原稿内容を読み取る。コンタクトガラス上に原稿をセットしたときは、そのまま原稿内容を読み取る。

また、不図示のスタートスイッチを押すと、カラー画像作像時には、適宜のタイミングで個々の作像ステーションの感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋをそれぞれ回転させる。そして、各感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの表面を帯電装置１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋで一様にマイナス帯電し、画像読取手段からの画像情報に基づいて書込み装置１４により書込みを行って感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上にそれぞれ静電潜像を形成する。その後、現像装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋによりトナーを付着して各感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ上にそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成する。

また適宜のタイミングで不図示の駆動モータで中間転写手段２００Ｂの転写定着ローラ３０Ｂを回転駆動して従動ローラ２１Ｂを従動回転し、中間転写体２０Ｂを回転搬送する。そして、中間転写体２０Ｂの搬送とともに、各感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃで担持するカラートナー像（トナー像Ｃ）を１次転写位置で１次転写ローラ２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃにより順次１次転写し、イエロー、マゼンタ、シアントナー像を重ねて中間転写体２０上に合成カラー画像（トナー像Ａ）を形成する。

１次転写後に感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ１０Ｋ上に残留した１次転写残トナーは、１次クリーニング装置１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋによりそれぞれ除去する。１次クリーニング後の感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの表面は、不図示の除電ランプにより除電してそれぞれ初期化し、帯電装置１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋからはじまる再度の画像形成に備える。１３Ｋによって除去された１次転写残トナーは、不図示の搬送経路を通って現像装置１２Ｋにリサイクルされる。

また転写定着ローラ３０Ｂの回転駆動に伴って加圧ローラ３１は従動回転しており、中間転写体２０上に形成された合成カラー画像（トナー像Ａ）は、転写定着ローラ３０Ｂに到達する。この転写定着ローラ３０Ｂはハロゲンヒータ３４により加熱されていることから、トナー像Ａは融解される。

また適宜のタイミングで不図示の駆動モータで記録媒体搬送手段４００の給紙コロ４１を回転して給紙トレイ４０内の記録媒体Ｓを送り出し、ガイド板４２で案内しながら搬送ローラ対４３で搬送し、記録媒体Ｓの先端をレジストローラ対４４に突き当てて止める。そして、中間転写体２０Ｂで担持するトナー像Ａにタイミングを合わせてレジストローラ対４４を回転し、記録媒体Ｓを感光体１０Ｋと１次転写ローラ２５Ｋが成す転写ニップに向けて送り出し、感光体１０Ｋで担持するトナー像（トナー像Ｂ）を記録媒体に静電的に転写する。さらに、Ｋトナー（トナー像Ｂ）を保持した記録媒体Ｓは、２次転写位置であるニップ位置に向けて送り出され、中間転写体２０Ｂで担持する融解したカラートナー像（トナー像Ａ）を２次転写位置（ニップ位置）で記録媒体Ｓに２次転写すると同時に圧接して定着し、記録媒体Ｓに画像を記録して矢示方向に排出する。

ニップ位置通過後の中間転写体２０Ｂは、必要に応じて冷却されてから、中間転写体２０Ｂ上に残留した転写定着残トナーを２次クリーニング装置２６により除去して後、再び１次転写位置へと戻す。

なおモノクロモードの際は、不図示の接離手段によって感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃを中間転写体２０Ｂから離間させ、感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃを静止させても良い。

本実施形態では、従来の定着方式と、直接的に中間転写体を加熱する転写定着方式を併用し、記録媒体上のトナーを定着する定着手段が、転写定着手段（中間転写体）を兼ねることを示している。中間転写体が転写定着手段（中間転写体）を兼ねるため、Ｋ単色（モノクロ）モード印刷時にも中間転写体が温められ、直接的に中間転写体を加熱しない転写定着方式と比較すると耐久性は落ちるが、Ｋのファーストプリントタイムの短縮、コストおよび省スペース面でメリットがある。また、第１の実施形態で示した本発明特有のメリットうち以下のメリットについてはこの実施形態においても得ることができる。
・Ｂｌａｃｋの画質選択
・ジャムや強制電源オフ時のクリーニング負荷低減
・Ｋステーションでのトナーリサイクル

つぎに、図６に、本発明に係る画像形成装置の第２の実施形態のほかのバリエーションを示す。ここでは、イメージオンイメージ（ＩＯＩ）方式の単数の第１の像坦持体が配置され、転写定着ベルトで２次転写定着を行う例を示している。
図５に示す例では、カラー作像ステーションの感光体１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃが中間転写体２０Ｂに対してタンデムで配置されていたが、図６では帯電手段１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃと、現像手段１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃによって複数色のトナー像を単数の感光体１０ＣＭＹに重ねて形成するイメージオンイメージ（ＩＯＩ）現像方式が用いられている。また、感光体１０ＣＭＹに形成されたトナー像Ａは１次転写ローラ２５により図３と同様の転写定着ベルト３０Ａに１次転写される。また、感光体１０Ｋに対する作像手段１００Ｄを独立して持つ構成となっている。それ以外の構成は図５に示す画像形成装置のものと同じである。
図６の画像形成装置においても、図５の画像形成装置と同様に本発明の効果が得られる。また、感光体一つに対して、複数の現像手段を有する、いわゆるイメージオンイメージ現像方式を採用することで、さらなる小スペース化とファーストプリントタイムの高速化を図ることができる。

なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

従来の転写定着手段を具備する画像形成装置の構成を示す概略図である。 本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態における構成を示す概略図である。 本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態の変形例１を示す概略図である。 本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態の変形例２を示す概略図である。 本発明に係る画像形成装置の第２の実施形態における構成を示す概略図である。 本発明に係る画像形成装置の第２の実施形態の変形例を示す概略図である。

符号の説明

１０，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ，１０ＣＭＹ 感光体
１１，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ 帯電装置
１２，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ 現像装置
１３，１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ 一次クリーニング装置
１４，１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ 書込み装置
２０，２０Ａ，２０Ｂ 中間転写体
２１ 駆動ローラ
２２ ２次転写ローラ
２３ 冷却ローラ
２４ 従動ローラ
２５，２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋ 一次転写ローラ
２６ 二次クリーニング装置
２７ クリーニングブレード
３０，３０Ａ 転写定着体
３０Ｂ 転写定着ローラ
３１ 加圧ローラ
３２ 付勢部材
３３ 加熱手段
３４ ハロゲンヒータ
３５ 反射板
３６ 三次クリーニング装置
４０ 給紙トレイ
４１ 給紙コロ
４２ ガイド板
４３ 搬送ローラ対
４４ レジストローラ対
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｚ 作像手段
２００，２００Ａ，２００Ｚ 中間転写手段
３００，３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｃ，３００Ｚ 転写定着手段
４００ 記録媒体搬送手段
Ｐ２ ２次転写位置
Ｐ３ ３次転写位置
Ｓ 記録媒体

Claims (11)

1. 複数色のトナー像Ａが転写される転写定着体と、該転写定着体上のトナー像Ａを加熱する加熱手段と、前記転写定着体とニップを形成する加圧手段とを備え、前記転写定着体上の加熱により融解したトナー像Ａを、前記ニップを通過する記録媒体上に転写すると同時に定着させる画像形成装置において、
   前記トナー像Ａとは別の色のトナー像Ｂが形成される像坦持体と、該像坦持体上のトナー像Ｂを前記ニップ通過前の記録媒体上に転写する転写手段とを備え、前記転写定着体と加圧手段とを未定着のトナー像Ｂを前記記録媒体に定着させる定着手段として兼用することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナー像Ａはマゼンタ、シアン、イエローのトナーからなり、前記トナー像Ｂはブラックのトナーからなることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. トナー像Ｃが形成される複数の第１の像担持体と、該複数の第１の像坦持体それぞれと当接しそれぞれの前記トナー像Ｃが重ねあわされて前記トナー像Ａとして転写される第２の像担持体とを備え、前記転写定着体は該第２の像坦持体と当接してトナー像Ａが転写されることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 複数色のトナー像Ｃが重ねて形成されて前記トナー像Ａとされる１つの第１の像坦持体と、該第１の像坦持体と当接し前記トナー像Ａが転写される第２の像担持体とを備え、前記転写定着体は該第２の像坦持体と当接してトナー像Ａが転写されることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
5. 前記第２の像担持体は、前記転写定着体から離間可能であることを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
6. 前記第１の像担持体は、前記第２の像担持体から離間可能であることを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
7. 色の異なるトナー像Ｃが形成される複数の第１の像担持体を備え、前記転写定着体は該第１の像坦持体それぞれと当接しそれぞれの前記トナー像Ｃが重ねあわされて前記トナー像Ａとして転写されることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
8. 色の異なるトナー像Ｃが重ねて形成されて前記トナー像Ａとされる第１の像坦持体を備え、前記転写定着体は該第１の像坦持体と当接してトナー像Ａが転写されることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
9. 前記第１の像担持体は、前記転写定着体から離間可能であることを特徴とする請求項７または８に記載の画像形成装置。
10. 請求項５に記載の画像形成装置を用いる画像形成装置の制御方法であって、
    前記トナー像Ｂの作像中に、前記第２の像担持体を前記転写定着体から離間することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
11. 前記第２の像担持体を前記転写定着体から離間している間に、該第２の像坦持体の冷却、前記第２の像坦持体のクリーニング、前記トナー像Ａの濃度調整、前記トナー像Ａの色ずれ調整の少なくともいずれか１つを行うことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置の制御方法。

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