JP2009053421A - 加熱装置、熱定着装置、熱伝熱装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着される画像のトナー量に応じてニップ量を調整することにより定着熱量を最適にする。
【解決手段】ステップＳ１、Ｓ３、Ｓ８において、読み取り画像データが、モノクロかカラーかを自動選択、または手動により設定する。読み取られた画像データがモノクロである場合、またはモノクロに設定された場合は、ステップＳ４へ進む。モノクロの場合は、トナー像が少ないため、少ない供給熱量Ｑ１となるようにニップ量を制御しながら、ステップＳ５〜Ｓ７において通紙して定着する。読み取られた画像データがカラーである場合、またはカラーに設定された場合は、ステップＳ９へ進む。カラーの場合は、トナー像が多いため、供給熱量Ｑ２が多くなるようにニップ量を制御しながら、ステップＳ１０〜Ｓ１２において通紙して定着する。
【選択図】図８

Description

本発明は、電子写真方式のレーザプリンタ、複写機、ファクシミリ、印刷機等の画像形成装置およびそれに用いられる加熱装置、熱定着装置、熱伝熱装置に関する。

レーザプリンタや複写機などの画像形成装置においては、感光ドラムに形成された静電潜像にトナーを付着させ、それを転写材に転写して印刷を行う。そして、転写材は画像形成装置に備えられた定着装置に搬送され、定着装置においてトナーを溶融させることにより転写材にトナーを定着させるように構成されている。定着装置は、定着ヒータ（熱源）を有する定着ローラと加圧ローラとを組み合わせて構成されている。定着ローラと加圧ローラとによる定着ニップ幅は、一般に一定の値に設定されているが、最適なニップ幅は、転写材へ供給する熱量が定着に最適な所定の熱量になるように調整される。

従来、この定着装置のニップ幅を制御する技術として、特許文献１に記載の「電子写真装置」がある。これは、帯電した感光体表面を露光して静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置で現像してトナー像とし、該トナー像を給紙装置から給紙されてきた記録媒体上に転写チャージャにより転写させた後、定着ローラ及び加圧ローラを有する定着器で定着させる電子写真装置において、前記給紙装置による給紙位置と前記転写チャージャによる転写位置との間に設けられ、記録媒体の光透過量をフォトセンサで検出して記録媒体の厚さ及び種類を識別する記録媒体識別検知手段と、該記録媒体識別検知手段からの出力によって前記加圧ローラの加圧力を調整する加圧力調整手段と、同記録媒体識別検知手段からの出力によって前記定着ローラのヒータを制御する定着温度制御手段とを備えたものである。

また、他の技術として特許文献２に記載の「画像形成装置」がある。これは中間調濃度部での定着性を向上させると同時に画像濃度毎に必要な定着条件を設定することのできる画像形成装置を提供することを目的とし、画像データを多値デジタル画像データとして処理するデジタル画像形成装置において、例えば画像信号処理回路での画像データの濃度データ化処理の際に、濃度データ検知手段により多値デジタル画像データである濃度データを入力し、中間調濃度データの全画像に占める割合を算出して、その割合に応じて、定着条件、例えば定着温度を、ノーマルモード、中温モード、高温モードのいずれかに設定するものである。

また、他の技術として特許文献３に記載の「定着装置」がある。これは必要最低限の熱量を用紙に与えるとともに、定着時の消費電力の低下並びに画像品質及び省エネ化の向上を図るため、画像形成装置により用紙に転写された未定着画像を定着する内部に熱源を具えた定着ローラと、この定着ローラに対向して配置される加圧ローラと、これら定着ローラと加圧ローラとの間に付与させる加圧力を可変可能な加圧手段と、定着ローラの温度を検出する定着温度検出手段とを有し、前記定着温度検出手段により検出された検出温度に基づいて、定着ローラ温度がリロード温度に達したかを判断しリロード制御を行う定着装置において、このリロード制御は用紙の用紙サイズ、紙種、連続通紙枚数に応じて加圧力を切り換えることにより、定着リロード温度を可変させる制御をするものである。

また、他の技術として特許文献４に記載の「定着装置および画像形成装置」がある。これは転写材の種類や材質の如何を問わず、転写材に発生したカールを効果的に除去することができる構成が簡易でコンパクトな定着装置および画像形成装置を提供するために、ヒートローラ２と加圧ローラと３を備え、かつ、両ローラ２，３間の圧力を調整する付勢手段１０を有し、前記ヒートローラを加熱して転写材に転写されたトナーを溶融・定着させるようにした画像形成装置において、前記付勢手段１０により、定着ニップ部を通過する際の一枚の転写材５にかかる線圧力を、前記定着ニップ部通過中に変化させるように構成したものである。

また、他の技術として特許文献５に記載の「加熱定着装置およびそれを備えた画像形成装置」がある。これは、定着に必要な条件に応じてベルトのニップ量を変更することで、定着ヒーターの電力消費を増やすことなく安定した定着を行なうことができる加熱定着装置を得ること、および、この加熱定着装置を適用することにより、高品質の画像形成を行なうことのできる画像形成装置を得ることを目的として、基準定着ローラと調整定着ロ−ラの可変距離に応じて無端状定着ベルトに所定の張力を与えるテンション手段を有する定着ベルトユニットと、基準加圧ローラと調整加圧ローラの可変距離に応じて無端状ベルトに所定の張力を与えるテンション手段を有する加圧ベルトユニットと、画像形成条件によって自動的に前記調整定着ローラおよび前記調整加圧ローラの位置を調整するニップ量調整手段とを備えたものである。

また、他の技術として特許文献６に記載の「定着装置および画像形成装置」がある。これは、装置を複雑化することなく、また生産性を低下させないで、画像の光沢度をコントロールし得る定着装置および画像形成装置を提供すること、また、用いる被記録材の特性に応じて、所望する画像のグロスに精密にコントロールし得る定着装置および画像形成装置を提供することを目的として、少なくとも、相互に圧接して定着ニップ部を形成しつつ回転する加熱回転体および加圧回転体からなり、未定着トナー画像が形成された被記録材を前記定着ニップ部に挿通させる定着動作により、前記未定着トナー画像を定着してトナー画像を得る定着装置であって、少なくとも被記録材表面の特定角度における光沢度に応じて、定着条件を制御する光沢度制御手段を備えたものである。

特開平５−２９７７６３号公報 特開平９−１９７９１１号公報 特開２００１−２８２０４１号公報 特開２００３−２７０９９９号公報 特開２００４−１１７５１８号公報 特開２００４−２８６９９２号公報

しかしながら、上述した従来技術では、カラー画像とモノクロ画像を同一の定着装置で定着する使い勝手の場合に、カラー画像において定着するトナー量がモノクロ画像において定着するトナー量に比べて大きいことを考慮して、それぞれの場合の加熱量を制御するものはなかった。そこで、本発明では、定着される画像のトナー量に着目して、トナー量に応じてニップ量を調整して熱量を加減することを可能にした加熱装置、熱定着装置、熱伝熱装置および画像形成装置を提案することを目的とした。

すなわち、請求項１の加熱装置は、加熱部材と加圧部材の間（ニップ）で受熱体に熱量を供給するときに、加熱部材温度または加圧部材温度の高低に関わらず、加熱部材または加圧部材の表面温度に合わせてニップ量を変化させて、供給する熱量を一定に制御することを目的とする。

請求項２の熱定着装置は、受熱体にカット紙またはロール紙などの転写紙を用いて、転写紙上に転写されたトナー像と転写紙に、熱定着装置にて設定したある一定の熱量を供給して、転写紙にトナー像を熱溶着させる制御を行うことを目的とする。

請求項３の熱伝達装置は、受熱体に紙、布、樹脂などのシートを用いて、設定したある一定の熱量を供給することで、受熱体を加熱、または受熱体の含んだ水分を蒸発乾燥させる制御を行うことを目的とする。

請求項４の画像形成装置は、受熱体にカット紙、またはロール紙などの転写紙を用いて、転写紙上に転写されたトナー像と転写紙に設定したある一定の熱量を供給して、転写紙にトナー像を熱溶着させる制御を行うことを目的とする。

請求項５の熱定着装置は、読み取り部でスキャニングした画像データを画像処理部で書き込みデータに変換する際に、データ量が設定したある値より大きい場合に、通常設定されている目標の供給熱量より大きい供給熱量を目標として通紙時にニップ量を制御することを目的とする。

請求項６の画像形成装置は、読み取り部でスキャニングした画像データを画像処理部で書き込みデータに変換する際に、データ量が設定したある値より大きい場合に、通常設定されている目標の供給熱量より大きい供給熱量を目標として通紙時にニップ量を制御することを目的とする。

請求項７の熱定着装置は、モノクロよりも定着熱量が多く必要なフルカラーのコピーまたはプリントにて、コピー、またはプリントのジョブが入力された時点またはカラーが選択された時点で、通常で設定しているモノクロ用の供給熱量より大きく設定された供給熱量を目標としてニップ量を制御することを目的とする。

請求項８の画像形成装置は、モノクロよりも定着熱量が多く必要なフルカラーのコピーまたはプリントにて、コピー、またはプリントのジョブが入力された時点またはカラーが選択された時点で、通常で設定しているモノクロ用の供給熱量より大きく設定された供給熱量を目標としてニップ量を制御することを目的とする。

請求項９の画像形成装置は、モノクロよりも定着熱量が多く必要なフルカラーのコピーまたはプリントにて、モノクロ・カラーの自動カラー選択状態でコピー、またはプリントのジョブが入力された時に、画像処理部でモノクロデータと認識した場合はある値に設定されているモノクロ用の供給熱量を目標として、カラーデータと認識した場合はモノクロ用より大きく設定されている供給熱量を目標としてニップ量を制御することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の加熱装置は、発熱手段を内部または外部に備えた加熱部材と、該加熱部材に押圧保持されてニップ部を形成する加圧部材と、該加圧部材を前記加熱部材に押し付けるとともにその押し付け圧力を変化させてニップ量を変化させるニップ量可変機構と、前記加熱部材および前記加圧部材の表面温度をそれぞれ検知する温度検知手段と、該温度検知手段により検知された温度が所定温度より高い場合はニップ量が小さくなるようにし所定温度より低い場合はニップ量が大きくなるように前記ニップ量可変機構を制御するニップ量制御手段と、を備え、前記ニップ部を通過していく受熱体に所定の熱量を供給することを特徴とした。

請求項２の熱定着装置は、請求項１に記載の加熱装置を備え、前記受熱体としてカット紙またはロール紙等の転写紙を用いて、前記転写紙上に転写されたトナー像と転写紙に所定の熱量を供給して、転写紙にトナー像を熱溶着させることを特徴とした。

請求項３の熱伝達装置は、請求項１に記載の加熱装置を備え、前記受熱体として紙、布、樹脂等のシート材を用いて、前記シート材に所定の熱量を供給することにより、受熱体を加熱または蒸発乾燥させることを特徴とした。

請求項４の画像形成装置は、請求項２に記載の熱定着装置を備えたことを特徴とする。

請求項５の熱定着装置は、請求項２に記載の熱定着装置において、スキャナーと画像処理部を備え、前記スキャナーによりスキャニングした画像データを前記画像処理部で書き込みデータに変換し、該データ量が通常時の設定値より大きい場合、通常時の目標とする供給熱量より大きい供給熱量を目標値として、前記ニップ量制御手段を動作させることを特徴とした。

請求項６の画像形成装置は、請求項４に記載の画像形成装置において、スキャナーと画像処理部を備え、前記スキャナーによりスキャニングした画像データを前記画像処理部で書き込みデータに変換し、該データ量が通常時の設定値より大きい場合、通常時の目標とする供給熱量より大きい供給熱量を目標値として、前記ニップ量制御手段を動作させることを特徴とした。

請求項７の熱定着装置は、請求項２に記載の熱定着装置において、複数色のトナーが使用される複写機に設置され、操作ボードからのコピージョブ入力にてカラーが選択されて通紙が行われたとき、またはプリンタアプリが受信した画像データのプリンタジョブ入力にてカラーが選択されて通紙が行われたときに、通常時に設定されているモノクロ用の供給熱量より大きい供給熱量を目標値として、前記ニップ量制御手段を動作させることを特徴とした。

請求項８の画像形成装置は、請求項４に記載の画像形成装置において、複数色のトナーが使用される複写機に設置され、操作ボードからのコピージョブ入力にてカラーが選択されて通紙が行われたとき、またはプリンタアプリが受信した画像データのプリンタジョブ入力にてカラーが選択されて通紙が行われたときに、通常時に設定されているモノクロ用の供給熱量より大きい供給熱量を目標値として、前記ニップ量制御手段を動作させることを特徴とした。

請求項９の画像形成装置は、請求項４に記載の画像形成装置において、複数色のトナーが使用される複写機に設置され、原稿読み取り部にてモノクロ・カラーの自動カラー選択状態で原稿を読み取って通紙を行うときまたはプリンタアプリが自動カラー選択状態で画像データのジョブを受け取ったときに、画像処理部でモノクロデータと認識した場合は予め設定されているモノクロ用の供給熱量を目標値として、カラーデータと認識したときにはモノクロ用の供給熱量より大きい供給熱量を目標値として、前記ニップ量制御手段を動作させることを特徴とした。

以上述べた請求項１の加熱装置によれば、発熱部材を内部または外部に配置した加熱部材と、前記加熱部材に押し付ける圧力を変化させてニップ量を変化させるニップ量可変機構を持つ加圧部材と、前記加熱部材と加圧部材の表面温度を検知する温度検知手段と、検知した温度によって前記ニップ量可変機構にニップ量を指示し、前記加熱部材と加圧部材の間（ニップ）を通過していく受熱体に設定したある一定の熱量を供給する制御を行うことで、定着部材の温度変化によらずに目標とした熱量を受熱体に与えることや、過不足なく必要なだけ受熱体に熱量を与えることができる。その結果、省エネ効果も得られる。

請求項２の熱定着装置によれば、受熱体にカット紙またはロール紙などの転写紙を用いて、転写紙上に転写されたトナー像と転写紙に、設定したある一定の熱量を供給して、転写紙にトナー像を熱溶着させる制御を行うことで、加熱部材の温度変化によらずに目標とした熱量を転写されたトナー像と転写紙に与えることや、過不足なく必要なだけ転写されたトナー像と転写紙に熱量を与えることができる。その結果、省エネ効果も得られる。

請求項３の熱伝達装置によれば、受熱体に紙、布、樹脂などのシートを用いて、設定したある一定の熱量を供給することで受熱体を加熱、または蒸発乾燥させる制御を行うことで、加熱部材の温度変化によらずに目標とした熱量を受熱体に与えることが可能となる。それにより、乾燥を確実に行うことや、受熱体に過分な熱量を与えて不具合を起こすことを抑えることや、過不足なく必要なだけ受熱体に熱量を与えることができる。その結果、省エネ効果も得られる。

請求項４の画像形成装置によれば、受熱体にカット紙、またはロール紙などの転写紙を用いて、転写紙上に転写されたトナー像と転写紙に設定したある一定の熱量を供給して、転写紙にトナー像を熱溶着させる制御を行うことにより、加熱部材の温度変化によらずに目標とした熱量を転写されたトナー像と転写紙に与えることや、過不足なく必要なだけ転写されたトナー像と転写紙に熱量を与えることができる。その結果、省エネ効果も得られる。

請求項５の熱定着装置によれば、読み取り部でスキャニングした画像データを画像処理部で書き込みデータに変換する際に、データ量が設定したある値より大きい場合、通常で設定している目標の供給熱量より大きい供給熱量を目標として通紙時の前記ニップ量制御手段を動作させることにより、画像データが大きい場合、すなわち転写紙上のトナー量が多い時には大きい熱量を目標として、確実なトナー像の定着を行うことができる。

請求項６の画像形成装置によれば、読み取り部でスキャニングした画像データを画像処理部で書き込みデータに変換する際に、データ量が設定したある値より大きい場合、通常で設定している目標の供給熱量より大きい供給熱量を目標として通紙時の前記ニップ量制御手段を動作させることにより、画像データが大きい場合、すなわち転写紙上のトナー量が多い時には大きい熱量を目標として、確実なトナー像の定着を行うことができる。

請求項７の熱定着装置によれば、複数色のトナーを使用するフルカラー画像形成装置において、操作ボードからのコピージョブ入力にてカラーが選択されて通紙が行われたとき、またはプリンタアプリが受信した画像データのプリンタジョブ入力にてカラーが選択されて通紙が行われたときに、通常で設定しているモノクロ用の供給熱量より大きく設定された供給熱量を目標として前記ニップ量制御手段を動作させることにより、モノクロ画像に比べてトナー量の多いカラー画像のトナー像を大きい熱量で確実に定着を行うことができる。またモノクロ画像時ではカラー画像時より少ない熱量でトナー像定着を行うことができ、省エネ効果も得られる。

請求項８の画像形成装置によれば、複数色のトナーを使用するフルカラー画像形成装置において、操作ボードからのコピージョブ入力にてカラーが選択されて通紙が行われたとき、またはプリンタアプリが受信した画像データのジョブでカラーが選択されて通紙が行われたときに、通常で設定しているモノクロ用の供給熱量より大きく設定された供給熱量を目標として前記ニップ量制御手段を動作させることにより、モノクロ画像に比べてトナー量の多いカラー画像のトナー像を大きい熱量で確実に定着を行うことができる。またモノクロ画像時ではカラー画像時より少ない熱量でトナー像定着を行うことができ、省エネ効果も得られる。

請求項９の画像形成装置によれば、複数色のトナーを使用するフルカラー画像形成装置において、原稿読み取り部にてモノクロ・カラーの自動カラー選択状態で原稿を読み取って通紙を行う時、またはプリンタアプリが自動カラー選択状態で画像データのジョブを受け取った時に、画像処理部でモノクロデータと認識した場合は、ある値に設定しているモノクロ用の供給熱量を目標として、カラーデータと認識したときにはモノクロ用より大きく設定された供給熱量を目標として前記ニップ量制御手段を動作させることにより、読み取るまで判断されない原稿のモノクロ・カラー判断後でもカラーに対応した熱量で確実なトナー像定着を行うことができる。またモノクロ画像時ではカラー画像時より少ない熱量でトナー像定着を行うことができ、省エネ効果も得られる。

以下、図に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１に、本発明の実施例であるフルカラーデジタル複合機能複写機ＭＦ１の外観を示す。このフルカラー複写機ＭＦ１は、大略で、自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１２０と、操作ボード１０と、カラースキャナ１００と、カラープリンタ２００の各ユニットで構成されている。なお、操作ボード１０と、ＡＤＦ１２０付きのカラースキャナ１００は、プリンタ２００から分離可能なユニットであり、カラースキャナ１００は、動力機器ドライバやセンサ入力およびコントローラを有する制御ボードを有して、エンジンコントローラ５００と直接または間接に通信を行いタイミング制御されて原稿画像の読取りを行う。

図２に、複合機能複写機ＭＦ１のカラープリンタ２００の機構を示す。この実施例のカラープリンタ２００は、レーザプリンタである。このレーザプリンタ２００は、マゼンダ（Ｍ），シアン（Ｃ），イエロー（Ｙ）および黒（ブラック：Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のトナー像形成ユニットａ〜ｄが、第１転写ベルト２０８の移動方向（図中の左から右方向）に沿ってこの順に配置されている。即ち、４連ドラム方式（タンデム方式）のフルカラー画像形成装置である。

回転可能に支持され矢印方向に回転する感光体２０１の外周部には、除電装置，クリーニング装置，帯電装置２０２および現像装置２０４が配備されている。帯電装置２０２と現像装置２０４の間には、露光装置２０３から発せられる光情報の入るスペースが確保されている。感光体２０１は４個（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）あるが、それぞれ周囲に設けられる画像形成用の部品構成は同じであるが、それぞれの現像装置２０４が扱う色材（トナー）の色は異なる。各感光体２０１（４個）の一部が、第１転写ベルト２０８に接している。なお、感光体は、他にベルト状の感光体も採用可能である。

第１転写ベルト２０８は矢印方向に移動可能に、回転する支持ローラおよび駆動ローラ間に支持、張架されていて、裏側（ループの内側）には、第１転写ローラが感光体２０１の近傍に配備されている。ベルトループの外側に、第１転写ベルト用のクリーニング装置が配備されている。第１転写ベルト２０８より転写紙（用紙）又は第２転写ベルトにトナー像を転写した後にその表面に残留する不要のトナーを拭い去る。露光装置２０３は公知のレーザ方式で、フルカラー画像形成に対応した光情報を、一様に帯電された感光体表面に潜像として照射する。なお、露光装置には、ＬＥＤアレイと結像手段から成る露光装置も採用できる。

図２上で、第１転写ベルト２０８の右方には、第２転写ベルト２１５が配備されている。第１転写ベルト２０８と第２転写ベルト２１５は接触し、あらかじめ定められた転写ニップを形成する。第２転写ベルト２１５は矢印方向に移動可能に、支持ローラおよび駆動ローラ間に支持、張架されていて、裏側（ループの内側）には、第２転写手段が配備されている。ベルトループの外側に、第２転写ベルト用のクリーニング装置，チャージャ等が配備されている。該クリーニング装置は、用紙にトナーを転写した後、残留する不要のトナーを拭い去る。

転写紙（用紙）は、図の下方の給紙カセット２０９，２１０に収納されており、いずれかの給紙カセットの最上の用紙が給紙ローラで１枚ずつ、複数の用紙ガイドを経てレジストローラ２３３に搬送される。第２転写ベルト２１５の上方に、定着器２１４、排紙ガイド２２４、排紙ローラ２２５、排紙スタック２２６が配備されている。第１転写ベルト２０８の上方で、排紙スタック２２６の下方には、補給用のトナーが収納できる収納部２２７が設けてある。トナーの色はマゼンダ、シアン、イエロー、ブラックの四色があり、カートリッジの形態にしてある。粉体ポンプ等により対応する色の現像装置２０４に適宜補給される。

ここで両面印刷のときの各部の動作を説明する。まず感光体２０１による作像が行われる。すなわち、露光装置２０３の作動により、不図示のＬＤ光源からの光は、不図示の光学部品を経て、帯電装置２０２で一様に帯電された感光体２０１のうち、作像ユニットａの感光体上に至り、書き込み情報（色に応じた情報）に対応した潜像を形成する。感光体２０１上の潜像は現像装置２０４で現像され、トナーによる顕像が感光体２０１の表面に形成され保持される。

このトナー像は、第１転写手段により、感光体２０１と同期して移動する第１転写ベルト２０８の表面に転写される。感光体２０１の表面は、残存するトナーがクリーニング装置でクリーニングされ、除電装置で除電され、次の作像サイクルに備える。第１転写ベルト２０８は、表面に転写されたトナー像を坦持し、矢印の方向に移動する。作像ユニットｂの感光体２０１に、別の色に対応する潜像が書き込まれ、対応する色のトナーで現像され顕像となる。この像は、すでに第１転写ベルト２０８に乗っている前の色の顕像に重ねられ、最終的に４色重ねられる。

なお、単色黒のみを形成する場合もある。このとき同期して第２転写ベルト２１５は矢印方向に移動していて、第２転写手段の作用で、第２転写ベルト２１５の表面に第１転写ベルト２０８表面に作られた画像が転写される。いわゆるタンデム形式である４個の作像ユニットａ〜ｄの各感光体２０１上で画像が形成されながら、第１転写ベルト２０８，第２転写ベルト２１５が移動し、作像が進められるので、その時間が短縮できる。第１転写ベルト２０８が、所定のところまで移動すると、用紙の別の面に作成されるべきトナー画像が、前述したような工程で再度感光体２０１により作像され、給紙が開始される。

給紙カセット２０９又は給紙カセット２１０内の最上部にある用紙が引き出され、レジストローラ２３３に搬送される。レジストローラ２３３を経て、第１転写ベルト２０８と第２転写ベルト２１５の間に送られる用紙の片側の面に、第１転写ベルト２０８表面のトナー像が、第２転写手段により転写される。更に記録媒体は上方に搬送され、第２転写ベルト２１５表面のトナー像が、チャージャにより用紙のもう一方の面に転写される。転写に際して、用紙は画像の位置が正規のものとなるよう、タイミングがとられて搬送される。

上記のステップで両面にトナー像が転写された用紙は、定着器２１４に送られ、用紙上のトナー像（両面）が一度に溶融、定着され、ガイド２２４を経て排紙ローラ２２５により本体フレーム上部の排紙スタック２２６に排出される。図２のように、排紙部をガイド２２４、排紙ローラ２２５、排紙スタック２２６により構成した場合、両面画像のうち後から用紙に転写される面（頁）、すなわち第１転写ベルト２０８から用紙に直接転写される面が下面となって、排紙スタック２２６に載置されるから、頁揃えをしておくには２頁目の画像を先に作成し、第２転写ベルト２１５にそのトナー像を保持し、１頁目の画像を第１転写ベルト２０８から用紙に直接転写する。

第１転写ベルト２０８から直接に用紙に転写される画像は、感光体表面で正像にし、第２転写ベルト２１５から用紙に転写されるトナー像は、感光体表面で逆像（鏡像）になるよう露光される。このような頁揃えのための作像順、ならびに、正、逆像（鏡像）に切り換える画像処理も、コントローラ５００上でのメモリに対する画像データの読書き制御によって行っている。第２転写ベルト２１５から用紙に転写した後、ブラシローラ，回収ローラ，ブレード等を備えたクリーニング装置が、第２転写ベルト２１５に残留する不要のトナーや紙粉を除去する。

図２では第２転写ベルト２１５のクリーニング装置のブラシローラが第２転写ベルト２１５の表面から離れた状態にある。支点を中心として揺動可能で、第２転写ベルト２１５の表面に接離可能な構造になっている。用紙に転写する以前で、第２転写ベルト２１５がトナー像を担持しているとき離し、クリーニングが必要のとき、図で反時計方向に揺動し接触させる。除去された不要トナーはトナー収納部に集められる。以上が、「両面転写モード」を設定した両面印刷モードの作像プロセスである。両面印刷の場合には、常にこの作像プロセスで印刷が行われる。

片面印刷の場合には、「第２転写ベルト２１５による片面転写モード」と「第１転写ベルト２０８による片面転写モード」の２つがあり、前者の第２転写ベルト２１５を用いる片面転写モードを設定した場合には、第１転写ベルト２０８に３色又は４色重ねもしくは単色黒で形成された顕像が第２転写ベルト２１５に転写され、そして用紙の片面に転写される。用紙の他面には画像転写はない。この場合、排紙スタック２２６に排出された印刷済用紙の上面に印刷画面がある。後者の第１転写ベルト２０８を用いる片面転写モードを設定した場合には、第１転写ベルト２０８に３色又は４色重ねもしくは単色黒で形成された顕像が、第２転写ベルト２１５には転写されずに、用紙の片面に転写される。用紙の他面には画像転写はない。この場合は、排紙スタック２２６に排出された印刷済用紙の下面に印刷画面がある。

次いで、図２の定着器２１４の詳細を記述する。定着器２１４の方式として、図３（ａ）に示したベルト定着方式と図３（ｂ）のローラ定着方式が挙げられる。図３（ａ）に示したベルト定着方式では、定着ローラ２２８、テンションローラ２２９、加熱ローラ２３０の３軸によって定着ベルト２３１を張らせた状態で保持する構成となる。加熱ローラ２３０には電力で発熱を行う発熱部材２２７が内部、または外部に配置されて、定着ベルト２３１を間隙に挟んだ状態で定着ローラ２３０と対向配置される加圧ローラ２３２の２つが駆動モータからギヤなどの機構部品を介して駆動力を得て、定着ベルト２３１を連れ回す形で回転し、定着ベルト２３１と加圧ローラ２３２のニップを通過する転写紙を加熱しながら転写されたトナー像を熱融着する。

発熱部材２２７のＯＮ-ＯＦＦ制御は定着ローラ表面温度検知センサ２３５と加圧ローラ表面温度検知センサ２３６で検知したそれぞれの温度が制御温度より低ければＯＮし、制御温度より高ければＯＦＦする制御を行う。ニップを通過した転写紙は定着分離爪２３７，２３８（図５（ａ）参照）によって定着ベルト２３１、加圧ローラ２３２から分離されて排紙へ搬送される。

図３（ｂ）に示したローラ定着方式では、加熱ローラ２３０と対向配置される加圧ローラ２３２が当接してニップを形成する構成であり、加熱ローラ２３０には電力で発熱を行う発熱部材２２７が内部、または外部に配置されて、駆動モータからギヤなどの機構部品を介して駆動力を得た加熱ローラ２３０と加圧ローラ２３２のニップを通過する転写紙を加熱しながら転写されたトナー像を熱融着する。発熱部材２２７のＯＮ-ＯＦＦ制御は定着ローラ表面温度検知センサ２３５と加圧ローラ表面温度検知センサ２３６で検知したそれぞれの温度が制御温度より低ければＯＮし、制御温度より高ければＯＦＦする制御を行う。ニップを通過した転写紙は定着分離爪と加圧分離爪によって加熱ローラ２３０と加圧ローラ２３２から分離されて排紙へ搬送される。

次に、ニップ部の加圧機構について説明する。図４、図５はその加圧機構を示し、両図において、ニップ量可変機構駆動モータ２４５が駆動することで移動する移動接点２４７と、位置が固定された固定接点２４６の間に、１対のプーリ２４２を這いまわして張られたワイヤ２４３があり、ワイヤ２４３の中間部にはスプリング２４４が配置される。１対のプーリ２４２はそれぞれ、軸支された１対の加圧レバー２４１に配設されており、ワイヤ２４３の伸縮に伴って１対の加圧レバー２４１が支軸を中心に回動する。１対の加圧レバー２４１には、さらに１対の加圧アーム２４０が係合されている。

加圧レバー２４１の回動に合わせて、軸支されている加圧アーム２４０が回動して、加圧ローラ２３２の軸部に加圧アーム２４０の移動量が伝達され、ニップN１の量を可変することができる。図５（ａ）の状態はニップＮ１を小さくするように、すなわち転写紙への供給熱量を小さくする方に加圧レバー２４１、加圧アーム２４０が動いている状態を示している。図５（ｂ）の状態はニップＮ１を大きくするように、すなわち転写紙への供給熱量を大きくする方に加圧レバー２４１、加圧アーム２４０が動いている状態を示している。

本発明では、定着部材の温度が変化しても、転写紙に与える最適の目標値とする供給熱量を確保できるように、ニップ量を変化させて供給熱量の確保を行うものである。ニップN１の決定は次のように行う。先ず、数１に記載した式（１）、式（２）を用いる。

式（１）は伝熱方程式であり、式（１）中の「定着ローラがニップ部でトナー・転写紙に供給する熱量Q_Ｈ 」を、使用するトナーの定着必要熱量から決定し、表１で示すような温度域とニップ量の関係を設計計算で算出する。

表１では目標とする供給熱量１.３（J/cm²）を想定した場合の定着温度とニップ量の関係を示しており、グラフ化すると図６に示したようになり、目標とする供給熱量１.３（J/cm²）を下回らず、そして最大供給熱量１.４５（J/cm²）と、ニップ部にて転写紙とトナー層に熱量を供給し過ぎることもなく通紙を行うことができる。前記定着ローラ表面温度検知センサ２３５または前記加圧ローラ表面温度検知センサ２３６で検知した温度とニップ量Ｎ１の関係を、ニップ量可変機構駆動モータ２４５が駆動する量とニップ量Ｎ１の関係と関連付けることで、検出した温度に合わせたニップ量制御ができる。

ここで、式（１）中の変数はニップ量Ｌ（式（２）によってニップ時間ｃは決定）、定着部材表面温度Ｔ_Ｈ（℃）であり、その他の値は、機械のスペックやユニットの構成などによって決定する固定値であることを付記する。また、表２では定着供給熱量１.６（J/cm²）を目標とした場合の温度域とニップ量の関係を示しており、それをグラフ化したのが図７である。

図７では、表１で示した定着供給熱量１.３（J/cm²）の場合に比べてニップ量が大きく推移するため、式（１）中のニップ時間が増えて、供給熱量も大きくなる。転写紙上に転写されたトナー量が多いときには、大きい定着供給熱量が必要とされる。トナー量が多いとき、すなわちモノクロでなく複数色で現像したフルカラーの転写像や、モノクロでも画像比率が大きいときは定着供給熱量が多く必要ということになる。そこで図８、図９に、コピー、プリント時にてトナー量が多い転写像であることを判断したときに定着供給熱量を大きい設定に変えるフローチャートを示す。

図８において、コピーを開始するに際して、先ず、ステップＳ１では、スキャナ１００で読み取る画像データがモノクロであるかカラーであるかの判断を複合機能複写機ＭＦ１に自動で行わせるか、または、ユーザーが操作ボード１０にてモノクロ・カラーの設定をしてコピーを行うかを選択する。次に、ステップＳ１にて読み取り画像データのモノクロ・カラー読み取り自動選択が設定されたら、ステップＳ２にて原稿スキャンを開始して、次いで、ステップＳ３にて画像処理部にて読み取られた画像データがモノクロと判断されればステップＳ４に進み、カラーと判断されればステップＳ９に進む。

また、ステップＳ１にてユーザー設定でコピー原稿のモノクロ・カラーの選択を行う場合にはステップＳ８に進み、操作ボード１０にてユーザー設定でコピー原稿のモノクロ・カラーの選択を行う。モノクロが選択されればステップＳ４に進み、カラーが選択されればステップＳ９に進む。ステップＳ４に進んだジョブでは、コピー原稿がモノクロと認識、または選択されているため、定着熱量はトナー像が多い場合に比べて少なくてよい。

よってステップＳ５に進み、供給熱量Ｑ１を目標としたニップ量可変制御を行う。このとき目標とする供給熱量Ｑ１は、式（１）によって設計の時点で使用トナーの定着熱量、設計思想などによって決められる値である。次いで、ステップＳ６にて表１または表２で示したような供給熱量Ｑ１を目標とするニップ可変制御を行いながら通紙を行い、ステップＳ７で通紙が終了し、ステップＳ１３で次のコピージョブの有無を判断する。次のコピージョブがあるならステップＳ１に戻り、コピージョブがないならばコピー終了となる。

ステップＳ９に進んだジョブでは、コピー原稿がカラーと認識、または選択されているため、定着熱量はトナー像が多い場合であるので多く必要となる。よってステップＳ１０に進み、供給熱量Ｑ２（Ｑ２＞Ｑ１）を目標としたニップ量可変制御を行う。このとき目標とする供給熱量Ｑ２は、式（１）によって設計の時点で使用トナーの定着熱量、設計思想などによって決められる値である。次いで、ステップＳ１１にて表１または表２で示したような供給熱量Ｑ２を目標とするニップ可変制御を行いながら通紙を行い、ステップＳ１２で通紙が終了し、ステップＳ１３で次のコピージョブの有無を判断する。次のコピージョブがあるならステップＳ１に戻り、コピージョブがないならばコピー終了となる。

次いで、図９において、プリントを開始するに当って、先ず、ステップＳ１４でユーザーがＰＣから複合機能複写機ＭＦ１にプリントする画像データを送信する。次いで、ステップＳ１５にてユーザーがＰＣからプリント画像データをＭＦ１に送る際に、モノクロで設定しているならステップＳ１６に進み、カラーを設定しているならステップＳ２０に進む選択を行う。

ステップＳ１６に進んだジョブでは、プリント画像データがモノクロと選択されているため、定着熱量はトナー像が多い場合に比べて少なくてよい。よってステップＳ１７に進み、供給熱量Ｑ１を目標としたニップ量可変制御を行う。このとき目標とする供給熱量Ｑ１は、式（１）によって設計の時点で使用トナーの定着熱量、設計思想などによって決められる値である。次いで、ステップＳ１８にて表１または表２で示したような供給熱量Ｑ１を目標とするニップ可変制御を行いながら通紙を行い、ステップＳ１９で通紙が終了し、ステップＳ２４で次のプリンタジョブの有無を判断する。次のプリンタジョブがあるならステップＳ１５に戻り、プリンタジョブがないならばプリント終了となる。

ステップＳ２０に進んだジョブでは、プリント画像データがカラーと認識、または選択されているため、定着熱量はトナー像が多い場合であるので多く必要となる。よってステップＳ２１に進み、供給熱量Ｑ２（Ｑ２＞Ｑ１）を目標としたニップ量可変制御を行う。このとき目標とする供給熱量Ｑ２は、式（１）によって設計の時点で使用トナーの定着熱量、設計思想などによって決められる値である。次いで、ステップＳ２２にて表１または表２で示したような供給熱量Ｑ２を目標とするニップ可変制御を行いながら通紙を行い、ステップＳ２３で通紙が終了し、ステップＳ２４で次のプリントジョブの有無を判断する。次のプリントジョブがあるならステップＳ１５に戻り、プリントジョブがないならばプリント終了となる。

本発明の実施例のフルカラーデジタル複合機能複写機の外観を示す図である。 図１の複合機能複写機のカラープリンタの機構を示す図である。 図２の定着器の詳細を示し、図３（ａ）はベルト定着方式を示し、図３（ｂ）はローラ定着方式を示す図である。 図３のニップ部の加圧機構を示す図である。 図４の加圧機構の動作を示す図である。 定着温度とニップ量の関係を示すグラフである。 定着温度とニップ量の関係を示すグラフである。 本発明の実施例の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

２１４ 定着器
２２７ 発熱部材
２２８ 定着ローラ
２２９ テンションローラ
２３０ 加熱ローラ
２３１ 定着ベルト
２３２ 加圧ローラ
２３５ 定着ローラ表面温度検知センサ
２３６ 加圧ローラ表面温度検知センサ
２３７，２３８ 定着分離爪
２４０ 加圧アーム
２４１ 加圧レバー
２４２ プーリ
２４３ ワイヤ
２４４ スプリング
２４５ ニップ量可変機構駆動モータ
２４６ 固定接点
２４７ 移動接点

Claims (9)

1. 発熱手段を内部または外部に備えた加熱部材と、
   該加熱部材に押圧保持されてニップ部を形成する加圧部材と、
   該加圧部材を前記加熱部材に押し付けるとともにその押し付け圧力を変化させてニップ量を変化させるニップ量可変機構と、
   前記加熱部材および前記加圧部材の表面温度をそれぞれ検知する温度検知手段と、
   該温度検知手段により検知された温度が所定温度より高い場合はニップ量が小さくなるようにし所定温度より低い場合はニップ量が大きくなるように前記ニップ量可変機構を制御するニップ量制御手段と、を備え、
   前記ニップ部を通過していく受熱体に所定の熱量を供給することを特徴とした加熱装置。
2. 請求項１に記載の加熱装置を備え、前記受熱体としてカット紙またはロール紙等の転写紙を用いて、前記転写紙上に転写されたトナー像と転写紙に所定の熱量を供給して、転写紙にトナー像を熱溶着させることを特徴とした熱定着装置。
3. 請求項１に記載の加熱装置を備え、前記受熱体として紙、布、樹脂等のシート材を用いて、前記シート材に所定の熱量を供給することにより、受熱体を加熱または蒸発乾燥させることを特徴とした熱伝達装置。
4. 請求項２に記載の熱定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項２に記載の熱定着装置において、
   スキャナーと画像処理部を備え、前記スキャナーによりスキャニングした画像データを前記画像処理部で書き込みデータに変換し、該データ量が通常時の設定値より大きい場合、通常時の目標とする供給熱量より大きい供給熱量を目標値として、前記ニップ量制御手段を動作させることを特徴とした熱定着装置。
6. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   スキャナーと画像処理部を備え、前記スキャナーによりスキャニングした画像データを前記画像処理部で書き込みデータに変換し、該データ量が通常時の設定値より大きい場合、通常時の目標とする供給熱量より大きい供給熱量を目標値として、前記ニップ量制御手段を動作させることを特徴とした画像形成装置。
7. 請求項２に記載の熱定着装置において、
   複数色のトナーが使用される複写機に設置され、操作ボードからのコピージョブ入力にてカラーが選択されて通紙が行われたとき、またはプリンタアプリが受信した画像データのプリンタジョブ入力にてカラーが選択されて通紙が行われたときに、通常時に設定されているモノクロ用の供給熱量より大きい供給熱量を目標値として、前記ニップ量制御手段を動作させることを特徴とした熱定着装置。
8. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   複数色のトナーが使用される複写機に設置され、操作ボードからのコピージョブ入力にてカラーが選択されて通紙が行われたとき、またはプリンタアプリが受信した画像データのプリンタジョブ入力にてカラーが選択されて通紙が行われたときに、通常時に設定されているモノクロ用の供給熱量より大きい供給熱量を目標値として、前記ニップ量制御手段を動作させることを特徴とした画像形成装置。
9. 請求項４に記載の画像形成装置において、
   複数色のトナーが使用される複写機に設置され、原稿読み取り部にてモノクロ・カラーの自動カラー選択状態で原稿を読み取って通紙を行うときまたはプリンタアプリが自動カラー選択状態で画像データのジョブを受け取ったときに、画像処理部でモノクロデータと認識した場合は予め設定されているモノクロ用の供給熱量を目標値として、カラーデータと認識したときにはモノクロ用の供給熱量より大きい供給熱量を目標値として、前記ニップ量制御手段を動作させることを特徴とした画像形成装置。