JP2007079182A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙を連続的に搬送して画像形成を行う場合などでも、用紙上での画像ズレを有効に防止することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】電子写真方式の画像形成装置の構成として、定着ロール２５と、この定着ロール２５に押し付けられてニップ部を形成するベルト部材２７と、ニップ部の出口部分でベルト部材２７を定着ロール２５に押し付ける加圧ロール４１と、ベルト部材２７を介して定着ロール２５が加圧ロール４１から受けるロール荷重を可変する荷重可変機構（５６〜６２）と、画像形成処理中に用紙連続処理枚数が所定値に達したときに、ロール荷重を第１の荷重から、それよりも低い第２の荷重に変更すべく、モータドライバ６４を介して荷重可変機構を駆動するコントローラ６３とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、用紙にトナー画像を定着させる定着方式の一つにベルトニップ方式がある。ベルトニップ方式の定着器では、ロール外周部に弾性体層（例えば、耐熱ゴム層）を有する定着ロールに対し、所定の角度でベルト部材を巻き付け、このベルト部材を押圧部材で定着ロールに押し付けてニップ部を形成するため、低い押圧荷重で幅広のニップ部が得られるというメリットがある。

この種の定着器を用いた画像形成装置の中には、定着ロールからトナー定着済みの用紙を剥離させる仕組みとして、剥離爪などを使用せずに、定着ロールの弾性体層で用紙を剥離する現象（以下、「セルフストリッピング」と記す）を利用したものがある（例えば、特許文献１を参照）。

セルフストリッピングとは、外周部に弾性体層を有する定着ロールに対して、ベルト部材を加圧ロールで押し付けることにより、定着ロールの弾性体層を歪ませた構成において、定着ロールとベルト部材との間に形成されるニップ部を通過する用紙が、当該ニップ部の出口に到達したときに、弾性体層の歪みが加圧ロールによる圧力から解放され、その瞬間に定着ロールの周速（表面速度）が局所的に速くなることで、定着ロールと用紙との間に速度差が生じ、これによって定着ロールから用紙が剥離される現象をいう。

特開平５−１５０６７９号公報

一般に、定着ロールの表面温度は、定着ロールに内蔵されたヒータ（加熱源）を用いて所定の温度範囲を維持するように制御されているものの、実際の画像形成処理においては、定着ロールの軸方向で、用紙が通過する部分（以下、「通紙部」と記す）と、用紙が通過しない部分（以下、「非通紙部」と記す）で温度差（高低差）が生じる。すなわち、通紙部では、定着ロールに内蔵されたヒータの熱が用紙の通過によって奪われるため、定着ロールの表面温度は低くなり、非通紙部では、ヒータの熱が蓄積されるため、定着ロールの表面温度が高くなる。こうした現象は、用紙トレイから用紙を連続的に搬送して処理する場合に顕著に現れる。また、定着ロールの軸方向で通紙部の両端部付近のロール表面温度は、非通紙部での温度上昇（蓄熱）の影響を受けて上昇するため、用紙を連続的に処理しているうちに適正な温度範囲を超えてしまい、これに起因して用紙の両端部でトナーの定着状態が不安定になる場合がある。

そうした場合、上述したセルフストリッピングで用紙を定着ロールから剥離させるときに、用紙の紙面方向に沿ってトナーに作用する剪断力により、用紙上で画像（トナー画像）にズレが生じることがある。特に、画像形成装置の生産性を高めるために、定着ロールの回転速度を高速化し、これにあわせて定着ロールの表面温度を高く設定すると、用紙上で画像ズレが生じやすくなる。また、セルフストリッピングによってトナーに作用する剪断力は、定着ロールに加圧ロールを強く押し付けるほど大きくなる。このため、例えば、定着時の紙しわ等を防止するために、加圧ロールの軸方向で、ロール両端部により大きな荷重をかけた場合は、用紙の両端部で画像ズレが顕著に発生しやすくなる。さらに、画像濃度２０〜５０％のハーフトーン画像では、用紙上での画像ズレが視覚的に非常に目立ちやすくなる。

本発明に係る画像形成装置は、定着ロールと、この定着ロールに押し付けられてニップ部を形成するベルト部材と、ニップ部の出口部分でベルト部材を定着ロールに押し付ける加圧ロールと、ベルト部材を介して定着ロールが加圧ロールから受けるロール荷重を可変する荷重可変手段と、画像形成処理中に所定の制御条件を満たしたときに、ロール荷重を変更すべく荷重可変手段を駆動する制御手段とを備えるものである。

本発明に係る画像形成装置においては、画像形成処理中に所定の制御条件を満たしたときに、制御手段が荷重可変手段を駆動してロール荷重を変更する構成となっているため、例えば、画像形成処理中にトナーの定着状態が不安定になる状況を予め想定して所定の制御条件を設定し、この制御条件を満たしたときに、ロール荷重を第１の荷重からそれよりも低い第２の荷重に変更すべく荷重可変手段を駆動することにより、用紙上での画像ズレを有効に防止することが可能となる。

本発明の画像形成装置によれば、画像形成処理中に所定の制御条件を満たしたときに、荷重可変手段を駆動してロール荷重を変更することにより、用紙上での画像ズレを有効に防止することができる。したがって、画像形成装置の生産性の向上と画像品質の安定化を同時に実現することが可能となる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す概略図である。図示した画像形成装置は用紙搬送装置を備えている。用紙搬送装置は、２つの用紙トレイ１，２を備え、そのいずれかに収容された用紙を用紙搬送路に沿って搬送するものである。用紙搬送路は、後述する画像転写部を経由するように形成されている。用紙トレイ１，２は、それぞれ所定枚数の用紙を積載して収容するもので、上下２段に配置されている。各々の用紙トレイ１，２は、収容対象となる用紙のサイズや種類によってトレイ全体のサイズが異なるものの、基本的には同様の構成となっている。

また、上側に配置された用紙トレイ１の近傍には、給紙用のロールとして、呼び出しロール３と送り出しロール４が配置されている。呼び出しロール３は、用紙トレイ１に収容された用紙の最上面に接触して回転することにより、用紙トレイ１から用紙を呼び出すものである。送り出しロール４は、呼び出しロール３によって呼び出された用紙を一枚ずつ分離して送り出すものである。これと同様に、下側に配置された用紙トレイ２の近傍にも、給紙用のロールとして、呼び出しロール５と送り出しロール６が配置されている。

また、各々の用紙トレイ１，２から給紙された用紙の送り先となる用紙搬送路上には、所定の間隔で複数（図例では４つ）の搬送ロール７，８，９，１０が設けられている。各々の搬送ロール７，８，９，１０は、用紙をニップ（挟持）しつつ回転することにより、用紙を搬送方向の下流側へと搬送するものである。これら複数の搬送ロール７，８，９，１０のうち、最も下流側に配置された搬送ロール１０はレジストロールと呼ばれ、このレジストロールの一つ手前（上流側）の搬送ロール９はプレレジストロールとも呼ばれる。よって、以降の説明でも、搬送ロール１０をレジストロール、搬送ロール９をプレレジストロールと称することとする。

レジストロール１０は、画像形成の対象となる用紙を画像転写部（後述）に向けて送り込むとともに、この送り込みに際して用紙の位置合わせを行うものである。したがって、レジストロール１０は、用紙の搬送方向において画像転写部の手前（上流側）に配置される。レジストロール１０による用紙の位置合わせは、用紙の先端をレジストロール１０に突き当ててスキューを補正したり、スキュー補正後に用紙の搬送開始タイミング（レジストロール１０の回転開始タイミング等）を調整したりすることにより行われる。

レジストロール１０による用紙の送り先には、感光体ドラム１１とバキューム搬送部１２が配置されている。感光体ドラム１１は、図の反時計回り方向に回転駆動されるものである。感光体ドラム１１の周囲には、用紙に転写すべき画像（トナー画像）を形成するための手段として、感光体ドラム１１の表面を一様に帯電する帯電器（不図示）と、この帯電器で帯電された感光体ドラム１１の表面をレーザビームで走査して静電潜像を書き込む画像書き込み装置（不図示）と、この画像書き込み装置によって静電潜像が書き込まれた感光体ドラム１１の表面にトナーを供給する現像器（不図示）と、この現像器で現像されたトナー画像を用紙に転写する転写ロール１３と、用紙に転写されずに感光体ドラム１１の表面に残留した不要トナーを除去するクリーナー（不図示）と、感光体ドラム１１の表面を除電する除電器（不図示）が、それぞれ感光体ドラム１１の回転方向に順に配置されている。

バキューム搬送部１２は、無端状の搬送ベルト１４と、この搬送ベルト１４を支持する２つのロール１５，１６とを有するものである。バキューム搬送部１２では、レジストロール１０によって送り込まれた用紙を搬送ベルト１４に載置し、この搬送ベルト１４上で用紙の裏面（トナー画像が転写された面と反対側の面）をバキューム方式で吸着しつつ、ベルト支持用ロール１５，１６の回転に伴う搬送ベルト１４の走行にしたがって用紙を搬送する。

転写ロール１３は、バキューム搬送部１２の搬送ベルト１４を介して感光体ドラム１１と対向する位置に配置されている。したがって、バキューム搬送部１２で搬送される用紙は搬送中に感光体ドラム１１と転写ロール１３の対向部分を通過し、この対向部分で感光体ドラム１１から用紙にトナー画像が転写される。よって、感光体ドラム１１と転写ロール１３の対向部分は画像転写部に相当するものとなる。

バキューム搬送部１２による用紙の送り先には定着器１７が配置されている。定着器１７は、画像転写部で用紙に転写された画像（トナー画像）を紙面に定着させるものである。定着器１７の下流側には図示しない排出ロールが設けられ、この排出ロールによって用紙が図示しない排出トレイに排出される構成となっている。

また、用紙の給紙部分を含む用紙搬送路上には、用紙の搬送中にジャムが発生したときに当該ジャムの発生を検出するために、複数（図例では７個）の用紙検知センサ１８〜２４が設けられている。各々の用紙検知センサ１８〜２４は、用紙の搬送方向で互いに異なる位置に配置されている。すなわち、用紙検知センサ１８は、上側の用紙収容トレイ１の給紙部に設けられた送り出しロール４の近傍（下流側）に配置され、用紙検知センサ１９は、下側の用紙収容トレイ２の給紙部に設けられた送り出しロール６の近傍（下流側）に配置されている。

また、用紙検知センサ２０は搬送方向の最も上流側に配置された搬送ロール７の近傍（下流側）に配置され、用紙検知センサ２１は上記搬送ロール７よりも下流側の搬送ロール８の近傍（下流側）に配置され、用紙検知センサ２２は上記搬送ロール８よりも更に下流側のプレレジストロール９の近傍（下流側）に配置されている。また、用紙検知センサ２３はレジストロール１０の近傍（上流側）に配置され、用紙検知センサ２４は定着器１７の近傍（下流側）に配置されている。

各々の用紙検知センサ１８〜２４は、例えば発光素子と受光素子を同一のセンサ面に配置した反射型のフォトセンサからなるもので、センサ面と近接して対向する位置（以下、センサ検知位置）に用紙が存在するときはオン状態となり、存在しないときはオフ状態となる。したがって、各々の用紙検知センサ１８〜２４は、それぞれセンサ検知位置を用紙の先端が通過した際にはオフ状態からオン状態に切り替わり、その後、センサ検知位置を用紙の後端が通過した際にはオン状態からオフ状態に切り替わる。したがって、各々の用紙検知センサ１８〜２４のオンオフ状態に基づいて用紙の通過（先端通過、後端通過）を検知することが可能となる。

続いて、上記構成からなる画像形成装置の動作について説明する。まず、ユーザが操作パネル等で選択した用紙トレイ、又は自動選択機能によって選択された用紙トレイが、例えば上側の用紙トレイ１であったとすると、この用紙トレイ１に対応する呼び出しロール３及び送り出しロール４の回転により、用紙トレイ１に収容された用紙が最上位から順に一枚ずつ分離して送り出される。

こうして用紙トレイ１から用紙搬送路へと送り出された用紙は、その後、搬送ロール８の回転によって搬送方向の下流側（図１の上側）へと搬送され、プレレジストロール９に送り込まれる。次に、用紙はプレレジストロール９の回転にしたがってレジストロール１０に送り込まれる。レジストロール１０の回転は、プレレジストロール９による用紙の送り込みに先立って停止状態とされる。そのため、プレレジストロール９によって送り込まれた用紙の先端部は回転停止状態のレジストロール１０のニップ部分に突き当てられる。また、この突き当て状態でプレレジストロール９により用紙を所定量だけ送り込むことにより、レジストロール１０の手前で用紙がループ状に撓んだ状態、すなわち用紙のスキューが補正された状態となり、この状態で用紙が一時停止する。

その後、画像書き込み装置（不図示）によって感光体ドラム１１の表面に書き込まれた静電潜像がトナー画像に現像されて画像転写部に送り込まれるタイミングに合わせて、レジストロール１０の回転を開始する。これにより、先述のようにスキュー補正された用紙は、レジストロール１０の回転にしたがって画像転写部へと送り込まれる。そして、画像転写部においては、レジストロール１０によって送り込まれた用紙がバキューム搬送部１２の搬送ベルト１４上に載置され、この搬送ベルト１４の走行によって画像転写部（感光体ドラム１１と転写ロール１３の対向部分）を通過するように移動する。このとき、用紙の先端が画像転写部に到達するタイミングに合わせて画像転写部にトナー画像が到達し、そこで転写ロール１３がトナーと逆極性の電荷を付与することにより、感光体ドラム１１表面のトナー画像が用紙に転写される。

その後、用紙はバキューム搬送部１２によって定着器１７に送られ、そこでトナー画像が用紙に定着される。次いで、定着器１７から送り出された用紙は排出ロール（不図示）に受け渡され、この排出ロールによって排出トレイ（不図示）に排出される。なお、ここでは、用紙の片面に画像を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、用紙の両面に画像を形成する「両面印刷機能」を備えた画像形成装置にも適用可能である。

図２は定着器１７の具体的な構成例を示す図である。図示した定着器１７は、大きくは、定着ロール２５と、離型剤供給機構２６と、ベルト部材２７と、ベルト加圧機構２８とを備えた構成となっている。

定着ロール２５は、図示しない駆動源によって矢印方向（反時計回り方向）に所定の速度（例えば２６０ｍｍ／ｓｅｃの周速）で回転駆動されるようになっている。定着ロール２５は、金属製のコア部２９と、弾性体層３０と、トップコート層３１とによって構成されている。

コア部２９は、例えば、外径６２ｍｍ、内径５５ｍｍ、長さ３５０ｍｍの円筒状に形成されている。また、コア部２９の材料としては、例えば、アルミニウムやステンレス等の金属材料が用いられる。弾性体層３０は、コア部２９の表面を被覆するものである。弾性体層３０は、例えば、シリコーンゴムなどのゴム状弾性体によって構成されるものである。トップコート層３１は、弾性体層６の表面を被覆するものである。トップコート層３１は、例えば、厚さ５０μｍのフッ素ゴムを弾性体層６にディップコートして形成されるもので、その表面は鏡面状態に近い状態に仕上げられている。

また、コア部２９の内部には、加熱源としてハロゲンヒータ３２が配置されている。これにより、定着ロール２５は、ハロゲンヒータ３２によって表面温度が所定の温度となるよう内部から加熱されるようになっている。定着ロール２５の表面温度は、当該定着ロール２５の表面温度を検知する温度センサ（後述）の検知結果に基づいて、所定の温度（例えば、１７５℃）となるようにコントローラ（後述）によって制御される。

離型剤供給機構２６は、定着ロール２５の表面（外周面）に、離型剤（剥離剤）として、例えばアミン変性シリコンオイルを供給するものである。離型剤供給機構２６は、オイルパイプ３３と、オイルウィック３４と、ピックアップロール３６と、ブレード３７と、オイルパン３８と、ドナーロール３９と、クリーナー４０とを用いて構成されている。オイルパイプ３３は、適度な粘性を有する液状の離型剤Ｄを滴下方式で供給するものである。オイルウィック３４は、オイルパイプ３３から滴下された離型剤Ｄをピックアップロール３６に流し込むものである。ピックアップロール３６は、オイルウィック３４から流し込まれた離型剤Ｄをピックアップしつつ図の反時計回り方向に回転することにより、ドナーロール３６との接触部に離型剤Ｄを移送するものである。

ブレード３７は、ピックアップロール３６の表面から余分な離型剤Ｄを掻き落とすものである。オイルパン３８は、ブレード３７によって掻き落とされた離型剤Ｄを回収して、図示しないオイルタンクに戻すためのものである。ドナーロール３９は、ピックアップロール３６によって移送された離型剤Ｄを定着ロール２５の表面に塗布するものである。クリーナー４０は、ピックアップロール３６の表面から付着物を除去するものである。

ベルト部材２７は、例えば、厚さ７５μｍのポリイミドからなるエンドレスベルトによって構成されるものである。ベルト部材２７は、加圧ロール４１と、インレットロール４２と、ステアリングロール４３とを用いて、例えば、５ｋｇｆ前後の張力でループ状に張架されている。加圧ロール４１及びインレットロール４２は、例えば、ステンレス等によってクラウン形状（ロールの軸方向でロール中心部からロール端部に向かってロール外径が徐々に小さくなる形状）に形成されている。加圧ロール４１は、前述したセルフストリッピングによって定着ロール２５から用紙４５を剥離するために、ベルト部材２７を定着ロール２５に押し付けるように加圧するものである。

加圧ロール４１が加圧する部分では、定着ロール２５の弾性体層３０がベルト部材２７に押されて歪んだ状態となる。そして、定着ロール２５とベルト部材２７との間に形成されるニップ部を用紙が通過する際には、そのニップ部の出口部分で弾性体層３０の歪みが加圧ロール４１による圧力から解放される瞬間に、用紙が定着ロール２５から剥離される。インレットロール４２の内部には、ベルト部材２７を加熱するためのハロゲンヒータ（加熱源）４４が設けられている。ステアリングロール４３は、例えば、ロール表面にシリコーンゴムのコーティングが施されたステンレス等によって円筒状又は円柱状に形成されている。

ベルト加圧機構２８は、定着ロール２５に近接かつ対向する位置で、ベルト部材２７を定着ロール２５に押し付けるように加圧するものである。この加圧力を受けてベルト部材２７は、定着ロール２５に圧接した状態、又は定着ロール２５との間に用紙４５をニップした状態で、定着ロール２５の回転にしたがって回転（従動回転）するようになっている。その際、定着ロール２５とベルト部材２７との間（ニップ部）に送り込まれる用紙４５上にはトナー画像４６が転写（担持）されたものとなる。

ベルト加圧機構２８は、押圧パッド４７と、ベースプレート４８と、支持プレート４９と、シム５０と、シート部材５１とを用いて構成されている。押圧パッド４７は、ベルト部材２７の内周側からシート部材５１を介してベルト部材２７を定着ロール２５側に押圧することにより、定着ロール２５とベルト部材２７との間に幅広のニップ部を形成するものである。押圧パッド４７は、ベースプレート４８側に配置された圧縮コイルバネ（不図示）の付勢力をもってベルト部材２７を定着ロール２５側に押圧するようになっている。このため、押圧パッド４７によるニップ圧は、上記圧縮コイルバネの付勢力に依存したものとなる。押圧パッド４７は、例えば、厚さ５ｍｍのシリコーンゴムの発泡体を用いて構成されるものである。

ベースプレート４８は、例えば、ステンレス製の金属プレーによって構成されている。支持プレート４９は、例えば、ステンレス製の金属プレートからなるものである。支持プレート４９の長手方向の両端部にはネジ５２が取り付けられ、このネジ５２により支持プレート４９がシム５０を介してベースプレート４８に固定されている。シム５０は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の合成樹脂からなるもので、ベースプレート４８と支持プレート４９との間に介装されている。

また、ベースプレート４８には、ネジ５３によって潤滑剤塗布部材５４が取り付けられている。潤滑剤塗布部材５４は、ベルト部材２７とシート部材５１との間の摩擦係数を小さくするために、ベルト部材２７の内面に潤滑剤（例えば、シリコンオイル）を塗布するものである。

シート部材５１は、例えば、厚さ７５μｍ程度で、耐熱性及び耐磨耗性を有する樹脂のシートによって筒状に形成されている。シート部材５１は、ベルト部材２７と押圧パッド４７との摺動抵抗を低減するために、定着ロール２５と押圧パッド４７との間に介装されている。シート部材５１の表面には、摩擦抵抗を小さくするために、例えばエンボス形状の凹凸が形成されている。シート部材５１を形成する材料は、耐熱性及び耐磨耗性を有するものであれば、如何なるものでも使用可能である。具体例としては、ポリイミド（ＰＩ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリベンズオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリアイドイミド（ＰＡＩ）、ピーク（Ｐｅｅｋ）等を挙げることができる。

図３は本発明の第１実施形態に係る画像形成装置が備える荷重可変機構の構成とこれを駆動する制御系の構成を示す概略図である。図において、加圧ロール４１は、当該加圧ロール４１に巻き付けられたベルト部材２７を定着ロール２５に押し付けるように加圧している。このとき、ベルト部材２７を介して定着ロール２５が加圧ロール４１から受ける荷重（力）を「ロール荷重」と定義する。

加圧ロール４１の回転軸５５はロール軸方向に延出しており、この延出部分にバネ受け部材５６が嵌合されている。加圧ロール４１及び回転軸５５は、例えば、回転軸５５の両端部を直接又は中間部材（不図示）を介して定着器本体フレーム部（不図示）に移動自在に係合させることにより、定着ロール２５に対して接離する方向に移動自在に支持されている。

バネ受け部材５６は、加圧ロール４１の端部に一つずつ嵌合されている。この場合、必要に応じて、回転軸５５とバネ受け部材５６との間に軸受け部材（不図示）を組み込むようにしてもよい。バネ受け部材５６にはシャフト５７が固定され、このシャフト５７に圧縮コイルバネ５８が取り付けられている。また、シャフト５７には、バネ受け部材５６と対向する状態でバネ押し部材５９が取り付けられている。バネ押し部材５９にはシャフト５７の外径よりも僅かに大きい孔径の貫通孔（不図示）が形成され、この貫通孔をシャフト５７に嵌合させることにより、バネ押し部材５９がシャフト５７の軸方向に移動自在に取り付けられている。

バネ押し部材５９には偏心カム６０が突き当てられている。偏心カム６０は、当該偏心カム６０に嵌合する駆動軸６０と一体に回転するものである。駆動軸６０は、モータ６２の駆動にしたがって回転するもので、定着ロール２５及び加圧ロール４１と平行な向きで配置されている。モータ６２は、例えば、パルスの入力によってモータの回転制御（回転方向、回転角度などの制御）を行えるパルスモータを用いて構成されるものである。モータ６２から駆動軸６０への動力伝達は、図示しない動力伝達機構（例えば、歯車伝達機構）を用いて行われる。

上記構成からなる荷重可変機構において、圧縮コイルバネ５８のバネ圧は、ベルト部材２７を介して加圧ロール４１を定着ロール２５に押し付ける力となって作用する。このため、ロール荷重は圧縮コイルバネ５８のバネ圧に依存したものとなる。また、モータ６２の駆動によって回転軸６１を回転させると、回転軸６１と一体に偏心カム６０が回転し、これに連動してバネ押し部材５９がシャフト５７の軸方向に移動する。

いま、モータ６２の駆動によって回転軸６１と偏心カム６０を一方向に回転させたときに、これに連動してバネ押し部材５９がバネ受け部材５６に接近する方向でシャフト５７の軸方向に移動した場合は、バネ押し部材５９の移動によって圧縮コイルバネ５８が圧縮される。このため、加圧ロール４１の回転軸５５に作用する圧縮コイルバネ５８のバネ圧が増大し、その分だけロール荷重が高くなる。

また、モータ６２の駆動によって回転軸６１と偏心カム６０を他方向に回転させたときに、これに連動してバネ押し部材５９がバネ受け部材５６から離間する方向でシャフト５７の軸方向に移動した場合は、バネ押し部材５９の移動によって圧縮コイルバネ５８が伸長される。このため、加圧ロール４１の回転軸５５に作用する圧縮コイルバネ５８のバネ圧は減少し、その分だけロール荷重が低くなる。

したがって、上記荷重可変機構では、モータ６２の回転動作を制御することにより、ロール荷重を無段階に調整可能となっている。ただし、本実施形態においては、ロール荷重を高・低の２段階、すなわち第１の荷重と、当該第１の荷重よりも低い第２の荷重の２段階で変更（切り替え）可能なものとする。また、ロール荷重の変更は、画像形成装置全体の処理動作を制御するコントローラ６３からの指示にしたがってモータドライバ６４により実行されるものとする。その際、コントローラ６３は、予め設定された所定の制御条件（後述）を満たしたかどうかを判断し、所定の制御条件を満たしたと判断した場合に、ロール荷重の変更指示をモータドライバ６４に与える。また、コントローラ６３には、温度センサ６５の測定値が取り込まれる構成となっている。温度センサ６５は、定着ロール２５の表面の温度を測定（検知）するものである。

図４は本発明の第１実施形態に係る画像形成装置において、コントローラ６３により実行される画像形成処理の手順を示すフローチャートである。まず、画像形成処理の開始にあたって、変数Ｍの値を初期化（Ｍ＝０）する（ステップＳ１）。次に、画像形成に使用する用紙を搬送して電子写真プロセス（帯電、露光、現像、転写、定着）に基づく画像形成動作を行う（ステップＳ２）。この画像形成動作は、用紙１枚ごとに１回ずつ行われるものである。

次に、変数Ｍの値を１インクリメントする（ステップＳ３）。変数Ｍの値は、画像形成処理を開始してからの用紙連続処理枚数を示す。用紙連続処理枚数とは、１回のジョブで複数ページ分の画像データを処理する場合に、そのページ総数に相当する複数枚の用紙を連続的に搬送して画像形成を行うときの用紙の処理枚数をいう。

続いて、所定の制御条件として、変数Ｍの値が予め設定された所定値（所定の枚数）に達しかどうか判断する（ステップＳ４）。所定値は、例えば図５の制御テーブルに示すように、用紙の坪量や種類（図例ではコート紙、非コート紙）に応じて、Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２のように別々の値に設定することが望ましい。ここでは、用紙の坪量及び種類に応じて所定値を設定しているが、本発明はこれに限らず、用紙の種類に関係なく用紙の坪量に応じて所定値を設定してもよいし、逆に、用紙の坪量に関係なく用紙の種類に応じて所定値を設定してもよい。また、用紙の種類を、用紙のサイズや紙質などで区別してもよい。また、用紙の坪量や種類の認識（判別）は、操作パネル等を用いたユーザからの入力指示に基づいて行ってもよいし、用紙トレイごとに設定された用紙情報に基づいて行ってもよい。

上記ステップＳ４において、変数Ｍの値が所定値に達したと判断した場合は、ロール荷重の変更処理を行う（ステップＳ５）。ロール荷重は、画像形成処理を開始する時点（初期状態）では、第１の荷重に設定されている。したがって、ステップＳ５では、ロール荷重を第１の荷重から、それよりも低い第２の荷重に変更する旨の指示をモータドライバ６４に与える。これにより、モータドライバ６４は、コントローラ６３からの指示にしたがって上記モータ６２を駆動することにより、ロール荷重を第１の荷重から第２の荷重に変更する。また、変数Ｍの値が所定値に達していなかった場合は、ロール荷重の変更処理を行うことなく、次の処理ステップに進む。

その後、未処理ページ（次に画像形成すべきページ）が残っているかどうかを確認する（ステップＳ６）。そして、未処理ページが残っている場合は、上記ステップＳ２に戻って同様の処理を繰り返す。また、未処理ページが残っていない場合は、その時点で画像形成処理を終了する。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置では、画像形成処理中に用紙連続処理枚数が所定値に達したときに、コントローラ６３がモータ６２を駆動して、ロール荷重を第１の荷重から、それよりも低い第２の荷重に変更するため、定着ロール２５の弾性体層３０の歪みが小さくなる。このため、セルフストリッピングで用紙４５上のトナーに作用する剪断力が弱くなる。したがって、用紙を連続的に処理する場合でも、画像ズレの発生を有効に防止することができる。

図６は本発明の第２実施形態に係る画像形成装置において、コントローラ６３により実行される画像形成処理の手順を示すフローチャートである。なお、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の構成は、上記第１実施形態の装置構成と同様である。まず、画像形成に使用する用紙を搬送して電子写真プロセス（帯電、露光、現像、転写、定着）に基づく画像形成動作を行う（ステップＳ１１）。この画像形成動作は、用紙１枚ごとに１回ずつ行われるものである。次に、温度センサ６５の測定値を取り込む（ステップＳ１２）。

次いで、所定の制御条件として、先ほど取り込んだ温度センサ６５の測定値と予め設定された所定値とを比較することにより、温度センサ６５の測定値が所定値以上になっているかどうかを判断する（ステップＳ１３）。所定値については、上記第１実施形態（図５）と同様に、用紙の坪量や種類に応じて設定することが望ましい。

ここで、温度センサ６５の測定値が所定値以上になっていると判断した場合は、ロール荷重の変更処理を行う（ステップＳ１４）。ロール荷重は、画像形成処理を開始する時点（初期状態）では、第１の荷重に設定されている。したがって、ステップＳ１４では、ロール荷重を第１の荷重から、それよりも低い第２の荷重に変更する旨の指示をモータドライバ６４に与える。これにより、モータドライバ６４は、コントローラ６３からの指示にしたがって上記モータ６２を駆動することにより、ロール荷重を第１の荷重から第２の荷重に変更する。また、温度センサ６５の測定値が所定値未満であった場合は、ロール荷重の変更処理を行うことなく、次の処理ステップに進む。

その後、未処理ページ（次に画像形成すべきページ）が残っているかどうかを確認する（ステップＳ１５）。そして、未処理ページが残っている場合は、上記ステップＳ１１に戻って同様の処理を繰り返す。また、未処理ページが残っていない場合は、その時点で画像形成処理を終了する。

本発明の第２実施形態に係る画像形成装置では、画像形成処理中に温度センサ６５の測定値が所定値以上となったときに、コントローラ６３がモータ６２を駆動して、ロール荷重を第１の荷重から、それよりも低い第２の荷重に変更するため、定着ロール２５の弾性体層３０の歪みが小さくなる。このため、セルフストリッピングで用紙４５上のトナーに作用する剪断力が弱くなる。したがって、定着ロール２５の表面温度が高くなった場合でも、画像ズレの発生を有効に防止することができる。

図７は本発明の第３実施形態に係る画像形成装置が備える荷重可変機構の構成とこれを駆動する制御系の構成を示す概略図である。この第３実施形態においては、上記第１実施形態の装置構成と比較して、定着ロール２５の表面の温度を２つの温度センサ６５Ａ，６５Ｂで測定するとともに、各々の測定値がコントローラ６３に個別に入力される構成となっている点が異なる。２つの温度センサ６５Ａ，６５Ｂは、定着ロール２５の軸方向で互いに異なる位置に配置されている。すなわち、定着ロール２５の軸方向で、用紙が通過する部分を通紙部２５Ａ、用紙が通過しない部分を非通紙部２５Ｂとすると、温度センサ６５Ａは、定着ロール２５の通紙部２５Ａでロール表面の温度を測定し、温度センサ６５Ｂは、定着ロール２５の非通紙部２５Ｂでロール表面の温度を測定するものである。

図８は本発明の第３実施形態に係る画像形成装置において、コントローラ６３により実行される画像形成処理の手順を示すフローチャートである。まず、画像形成に使用する用紙を搬送して電子写真プロセス（帯電、露光、現像、転写、定着）に基づく画像形成動作を行う（ステップＳ２１）。この画像形成動作は、用紙１枚ごとに１回ずつ行われるものである。次に、各々の温度センサ６５Ａ，６５Ｂの測定値を取り込む（ステップＳ２２）。

次いで、所定の制御条件として、先ほど取り込んだ温度センサ６５Ａ，６５Ｂの測定値の差分（温度差）と予め設定された所定の温度差とを比較することにより、測定値の差分が所定の温度差以上になっているかどうかを判断する（ステップＳ２３）。具体的には、温度センサ６５Ａの測定値を温度換算でＴａ（℃）とし、温度センサ６５Ｂの測定値を温度換算でＴｂ（℃）とすると、それらの差分ΔＴを“ΔＴ＝Ｔａ−Ｔｂ”で算出する。そして、この算出によって得られたセンサ測定値の差分ΔＴと予め設定された所定の温度差ΔＴrとの大小関係を比較することにより、センサ測定値ΔＴが所定の温度差ΔＴｒ以上になっているかどうかを判断する。この場合、所定の温度差については、上記第１実施形態（図５）と同様に、用紙の坪量や種類に応じて設定することが望ましい。

ここで、センサ測定値の差分が所定の温度差以上になっていると判断した場合は、ロール荷重の変更処理を行う（ステップＳ２４）。ロール荷重は、画像形成処理を開始する時点（初期状態）では、第１の荷重に設定されている。したがって、ステップＳ２４では、ロール荷重を第１の荷重から、それよりも低い第２の荷重に変更する旨の指示をモータドライバ６４に与える。これにより、モータドライバ６４は、コントローラ６３からの指示にしたがって上記モータ６２を駆動することにより、ロール荷重を第１の荷重から第２の荷重に変更する。また、センサ測定値の差分が所定の温度差未満であった場合は、ロール荷重の変更処理を行うことなく、次の処理ステップに進む。

その後、未処理ページ（次に画像形成すべきページ）が残っているかどうかを確認する（ステップＳ２５）。そして、未処理ページが残っている場合は、上記ステップＳ２１に戻って同様の処理を繰り返す。また、未処理ページが残っていない場合は、その時点で画像形成処理を終了する。

本発明の第３実施形態に係る画像形成装置では、画像形成処理中に温度センサ６５Ａ，６５Ｂの測定値の差分が所定の温度差以上となったときに、コントローラ６３がモータ６２を駆動して、ロール荷重を第１の荷重から、それよりも低い第２の荷重に変更するため、定着ロール２５の弾性体層３０の歪みが小さくなる。このため、セルフストリッピングで用紙４５上のトナーに作用する剪断力が弱くなる。したがって、定着ロール２５の通紙部２５Ａと非通紙部２５Ｂの温度差が大きくなった場合でも、画像ズレの発生を有効に防止することができる。

なお、上記実施形態においては、ロール荷重を高・低の２段階で変更可能としたが、本発明はこれに限らず、例えば、高・中・低の３段階で変更可能とし、予め設定された所定の制御条件を満たすたびに、ロール荷重を高→中→低と段階的に変更するものであってもよい。また、ロール荷重を４段階以上の多段階で変更する構成としてもよい。

また、上記実施形態においては、画像形成処理を開始するときの初期荷重を第１の荷重に設定し、画像形成処理中に所定の制御条件を満たしたときに、ロール荷重を第１の荷重から、それよりも低い第２の荷重に変更するものとしたが、これと反対に、第２の荷重を初期荷重に設定し、画像形成処理中に所定の制御条件を満たしたときに、ロール荷重を第２の荷重から、それよりも高い第１の荷重に変更することも可能である。

本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す概略図である。 定着器の具体的な構成例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置が備える荷重可変機構の構成とこれを駆動する制御系の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る画像形成装置で行われる画像形成処理の手順を示すフローチャートである。 ロール荷重の変更要否判定に適用される制御テーブルの一例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置で行われる画像形成処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る画像形成装置が備える荷重可変機構の構成とこれを駆動する制御系の構成を示す概略図である。 本発明の第３実施形態に係る画像形成装置で行われる画像形成処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１１…感光体ドラム、１３…転写ロール、１７…定着器、２５…定着ロール、２７…ベルト部材、４１…加圧ロール、５５…回転軸、５６…バネ受け部材、５７…シャフト、５８…圧縮コイルバネ、５９…バネ押し部材、６０…偏心カム、６１…駆動軸、６２…モータ、６３…コントローラ、６４…モータドライバ、６５，６５Ａ，６５Ｂ…温度センサ

Claims (8)

1. 定着ロールと、
   前記定着ロールに押し付けられてニップ部を形成するベルト部材と、
   前記ニップ部の出口部分で前記ベルト部材を前記定着ロールに押し付ける加圧ロールと、
   前記ベルト部材を介して前記定着ロールが前記加圧ロールから受けるロール荷重を可変する荷重可変手段と、
   画像形成処理中に所定の制御条件を満たしたときに、前記ロール荷重を変更すべく前記荷重可変手段の駆動を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記ロール荷重を第１の荷重から当該第１の荷重よりも低い第２の荷重に変更すべく前記荷重可変手段の駆動を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、画像形成処理を開始してからの用紙連続処理枚数が予め設定された所定の枚数に達したときに、前記所定の制御条件を満たしたと判断する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記定着ロールの温度を測定する温度センサの測定値が予め設定された所定値以上となったときに、前記所定の制御条件を満たしたと判断する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記定着ロールの通紙部の温度を測定する第１の温度センサの測定値と、前記定着ロールの非通紙部の温度を測定する第２の温度センサの測定値との差分が予め設定された所定の温度差以上となったときに、前記所定の制御条件を満たしたと判断する
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記所定の枚数は、用紙の坪量及び種類のうち少なくとも一方に応じて設定される
   ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
7. 前記所定値は、用紙の坪量及び種類のうち少なくとも一方に応じて設定される
   ことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
8. 前記所定の温度差は、用紙の坪量及び種類のうち少なくとも一方に応じて設定される
   ことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
   
   

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