JP2009058773A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】湿度が規定値以上で、かつ、加圧ローラの温度が規定値以下である高湿低温状態において、バックカールの低減と定着性の維持を両立しながら、ウォームアップタイムの延長を防止する画像形成装置を提供する。
【解決手段】通過間隔制御部は、湿度センサ２５の検出した湿度が規定値以上で、かつ、加圧サーミスタ５９の検出した加圧側回転体３２の温度が規定値以下である高湿低温状態において、ウォームアップ完了判断部により定着側回転体３１および加圧側回転体３２がウォームアップ完了であると判断された直後から所定期間の記録材Ｓの通過間隔を、所定期間よりも後の記録材Ｓの通過間隔よりも、長くしている。
【選択図】図２Ａ

Description

この発明は、例えば電子写真式の複写機やプリンタ等の画像形成装置に関する。

一般に、画像形成装置における定着のショートウォームアップ化のために、ベルト定着システムを採用しているが、更なるウォームアップタイム短縮のために、画像面側のベルト温度のみを短時間で加熱するようにしている。その結果、ウォームアップ直後などに非画像面側の加圧ローラ温度が低い状態で、用紙に印字をする状態となっている。

用紙表裏の温度差が大きな状態で定着した場合、用紙中の水分により低温側にカールすることが知られている。ベルト定着システムの場合は、非画像面側にカールするため、バックカールと呼んでいる。

特に、このバックカールが大きい用紙は再生紙であり、省エネおよびリサイクルを重視する現状では、対策すべき課題のひとつである。

従来の画像形成装置におけるベルト定着装置では、湿度が70％以上でかつ加圧ローラが低温である場合のウォームアップ時は、加圧ローラ温度が、湿度が70％未満である通常環境時よりも高くなるまで加熱してから、ウォームアップ完了とすることで、高湿環境時のバックカール対策としていた（特開２００５−１８９７７３号公報：特許文献１参照）。

しかしながら、通常環境時のウォームアップタイムに比較して、高湿度でかつ加圧ローラが低温である場合は、４倍程度にウォームアップタイムが伸びてしまうという課題があった。具体的には、６０秒程度のウォームアップタイムが２４０秒程度に長くなっていた。
特開２００５−１８９７７３号公報

そこで、この発明の課題は、湿度が規定値以上で、かつ、加圧ローラの温度が規定値以下である高湿低温状態において、バックカールの低減と定着性の維持を両立しながら、ウォームアップタイムの延長を防止する画像形成装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の画像形成装置は、
定着側回転体と、
この定着側回転体を加熱する定着側加熱部と、
上記定着側回転体に接触してニップ部を形成する加圧側回転体と、
上記定着側回転体の温度を検出する第１温度センサと、
上記加圧側回転体の温度を検出する第２温度センサと、
湿度センサと、
上記第１温度センサの出力あるいは上記第１温度センサと上記第２温度センサの出力に基づいて、上記定着側回転体および上記加圧側回転体がウォームアップ完了であるか否かを判断するウォームアップ完了判断部と、
上記ニップ部を連続通過する記録材の通過間隔を制御する通過間隔制御部と
を備え、
上記通過間隔制御部は、上記湿度センサの検出した湿度が規定値以上で、かつ、上記第２温度センサの検出した上記加圧側回転体の温度が規定値以下である高湿低温状態において、上記ウォームアップ完了判断部により上記定着側回転体および上記加圧側回転体がウォームアップ完了であると判断された直後から所定期間の上記記録材の通過間隔を、上記所定期間よりも後の上記記録材の通過間隔よりも、長くすることを特徴としている。

この発明の画像形成装置によれば、上記通過間隔制御部は、上記湿度センサの検出した湿度が規定値以上で、かつ、上記第２温度センサの検出した上記加圧側回転体の温度が規定値以下である高湿低温状態において、上記ウォームアップ完了判断部により上記定着側回転体および上記加圧側回転体がウォームアップ完了であると判断された直後から所定期間の上記記録材の通過間隔を、上記所定期間よりも後の上記記録材の通過間隔よりも、長くしているので、高湿低温状態において、上記加圧側回転体は、上記定着側回転体との接触時間が長くなって、上記定着側回転体から熱を与えられやすくなる。

したがって、高湿低温状態において、上記定着側回転体と上記加圧側回転体との温度差を小さくして、上記記録材のバックカールを低減でき、上記加圧側回転体の温度を高温に維持して、定着性の悪化を防止でき、上記加圧側回転体を十分高く加熱する必要がなくて、ウォームアップタイムの延長を防止できる。

また、一実施形態の画像形成装置では、
上記所定期間は、複数の期間を有し、
この複数の期間における上記記録材の通過間隔は、互いに異なり、かつ、上記複数の期間のうち前の期間の上記記録材の通過間隔は、後の期間の上記記録材の通過間隔よりも、長い。

この実施形態の画像形成装置によれば、上記複数の期間における上記記録材の通過間隔は、互いに異なり、かつ、上記複数の期間のうち前の期間の上記記録材の通過間隔は、後の期間の上記記録材の通過間隔よりも、長いので、上記記録材の定着性と生産性とを両立できる。

また、一実施形態の画像形成装置では、上記通過間隔制御部は、上記ウォームアップ完了判断部により上記定着側回転体および上記加圧側回転体がウォームアップ完了であると判断された直後から一定期間で、上記記録材の通過間隔を変更する制御を、終了する。

この実施形態の画像形成装置によれば、上記通過間隔制御部は、上記ウォームアップ完了判断部により上記定着側回転体および上記加圧側回転体がウォームアップ完了であると判断された直後から一定期間で、上記記録材の通過間隔を変更する制御を、終了するので、上記記録材の生産性をほとんど低下させない。

また、一実施形態の画像形成装置では、上記通過間隔制御部は、上記第１温度センサおよび上記第２温度センサの出力に基づいて、上記定着側回転体および上記加圧側回転体の温度差が所定値以下になったと判断したときに、上記記録材の通過間隔を変更する制御を、終了する。

この実施形態の画像形成装置によれば、上記通過間隔制御部は、上記第１温度センサおよび上記第２温度センサの出力に基づいて、上記定着側回転体および上記加圧側回転体の温度差が所定値以下になったと判断したときに、上記記録材の通過間隔を変更する制御を、終了するので、上記記録材の生産性をほとんど低下させない。

また、一実施形態の画像形成装置では、上記通過間隔制御部は、上記第２温度センサの出力に基づいて、上記加圧側回転体の温度が所定値以上になったと判断したときに、上記記録材の通過間隔を変更する制御を、終了する。

この実施形態の画像形成装置によれば、上記通過間隔制御部は、上記第２温度センサの出力に基づいて、上記加圧側回転体の温度が所定値以上になったと判断したときに、上記記録材の通過間隔を変更する制御を、終了するので、上記記録材の生産性をほとんど低下させない。

また、一実施形態の画像形成装置では、上記高湿低温状態において、上記ウォームアップ完了判断部がウォームアップ完了であると判断した後の印字中の上記定着側回転体の温度は、上記湿度センサの検出した湿度が上記規定値未満で、かつ、上記第２温度センサの検出した上記加圧側回転体の温度が上記規定値以下である通常湿度低温状態において、上記ウォームアップ完了判断部がウォームアップ完了であると判断した後の印字中の上記定着側回転体の温度よりも、低い。

この実施形態の画像形成装置によれば、上記高湿低温状態において、上記ウォームアップ完了判断部がウォームアップ完了であると判断した後の印字中の上記定着側回転体の温度は、上記通常湿度低温状態において、上記ウォームアップ完了判断部がウォームアップ完了であると判断した後の印字中の上記定着側回転体の温度よりも、低いので、上記定着側回転体と上記加圧側回転体との温度差を一層小さくして、上記記録材のバックカールを一層低減できる。

また、一実施形態の画像形成装置では、上記加圧側回転体は、上記定着側加熱部により、上記定着側回転体を介して、加熱される。

また、一実施形態の画像形成装置では、上記加圧側回転体を加熱する加圧側加熱部を有し、上記定着側加熱部と、上記加圧側加熱部とは、同時に、点灯しない。

この発明の画像形成装置によれば、上記通過間隔制御部は、上記湿度センサの検出した湿度が規定値以上で、かつ、上記第２温度センサの検出した上記加圧側回転体の温度が規定値以下である高湿低温状態において、上記ウォームアップ完了判断部により上記定着側回転体および上記加圧側回転体がウォームアップ完了であると判断された直後から所定期間の上記記録材の通過間隔を、上記所定期間よりも後の上記記録材の通過間隔よりも、長くしているので、高湿低温状態において、バックカールの低減と定着性の維持を両立しながら、ウォームアップタイムの延長を防止できる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、この発明の画像形成装置の一実施形態である簡略構成図を示している。この画像形成装置は、カラープリンタを示し、ブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のトナー像を形成する各色の画像形成ユニット１を有する。ＢＫの画像形成ユニット１、Ｙの画像形成ユニット１、Ｍの画像形成ユニット１およびＣの画像形成ユニット１は、矢印Ａ方向に循環する中間転写ベルト１１に沿って、上流から順に、配置されている。

上記画像形成ユニット１は、感光体ドラム２と、この感光体ドラム２を一様に帯電させるための帯電部３と、帯電した感光体ドラム２に画像露光を行うための露光部９と、この露光によって形成された静電潜像に各色のトナーで現像を行うための現像部４とを有する。現像されたトナー像は、１次転写部１２によって、中間転写ベルト１１に１次転写される。１次転写後、感光体ドラム２に残留したトナーは下流に配置されたクリーニング部５によって除去され、クリーニング部５の下側から回収される。

上記画像形成ユニット１の上記感光体ドラム２上に現像されたトナー画像は、上記中間転写ベルト１１との接触位置で、上記１次転写部１２によって、上記中間転写ベルト１１上に転写される。この中間転写ベルト１１上に転写されたトナー画像は、各画像形成ユニット１のそれぞれを通過するごとに各色がその上に重ねられて、最終的にフルカラーのトナー画像が中間転写ベルト１１上に形成される。

その後、更に下流において、２次転写部１３によって紙などの記録材Ｓに一括して転写され、記録材Ｓは、上方の定着装置３０を通過することによってトナー画像が定着されて排紙トレー１６上に排紙される。この定着装置３０は、定着側回転体３１および加圧側回転体３２を有する。

記録材Ｓは、最下部の記録シートカセット１７に納められており、そこから１枚ずつ転写部１３にまで搬送される。２次転写後に中間転写ベルト１１上に残留したトナーは、クリーニングブレード１５によって中間転写ベルト１１上から除去され、図示しない搬送スクリューで搬送され、図示しない廃トナー容器に回収される。

制御装置１８は、この画像形成装置（この場合カラープリンタ）全体を制御し、この制御装置１８から、露光制御装置１９に画像に応じた信号が送られる。この露光制御装置１９は、各色に応じて上記露光部９のそれぞれを駆動する。

図２Ａと図２Ｂに示すように、上記定着装置３０は、定着側回転体３１と、この定着側回転体３１に接触してニップ部を形成する加圧側回転体３２とを有する。このニップ部にて、上記記録材Ｓにトナーｔを定着させる。上記定着側回転体３１は、上記記録材Ｓに対して定着させるトナーｔ側に配置されている。

図２Ａは、回転時の圧接状態を示し、図２Ｂは、停止時の軽圧接状態を示す。停止時に軽圧接状態としているのは、スポンジ層を有している定着ローラ５２のクリープ変形を防止する目的であり、また、高圧接状態で通紙すると紙しわとなる封筒通紙モードとしても利用している。

上記定着側回転体３１は、加熱ローラ５１、定着ローラ５２および定着ベルト５３を有する。上記加熱ローラ５１は、例えば、外径が30mmで、軸方向の長さが330mmであり、アルミ中空芯金（厚さ0.6mm）と、ＰＴＦＥコート（厚さ15μｍ）とを有する。上記定着ローラ５２は、例えば、外径が30mmであり、鉄中実芯金（Φ22ｍｍ）と、ゴム（厚さ4mm）と、スポンジ（厚さ2mm）とを有する。上記定着ベルト５３は、例えば、外径が60mmであり、ニッケル基材（厚さ35μm）と、ゴム（厚さ200μm）と、ＰＦＡ（厚さ30μm）とを有する。

上記加圧側回転体３２は、加圧ローラ５４を有する。この加圧ローラ５４は、例えば、外径が35mmであり、鉄中空芯金（厚さ2.5mm）と、ゴム（厚さ2.5mm）と、ＰＦＡ（厚さ30μm）とを有する。

上記定着側回転体３１を加熱する定着側加熱部が設けられ、この定着側加熱部は、加熱ロングヒータ５５および加熱ショートヒータ５６であり、上記加熱ローラ５１に内蔵されている。上記加熱ロングヒータ５５は、例えば、ハロゲンランプヒータ（1150W、発光長290mm）であり、上記加熱ショートヒータ５６は、例えば、ハロゲンランプヒータ（790W、発光長180mm）である。

上記加圧側回転体３２を加熱する加圧側加熱部が設けられ、この加圧側加熱部は、加圧ヒータ５７であり、上記加圧ローラ５４に内蔵されている。上記加圧ヒータ５７は、例えば、ハロゲンランプヒータ（230W、発光長290mm）である。上記定着側加熱部と上記加圧側加熱部とは、同時に、点灯しない。具体的に言うと、定着側加熱部がオンオフ制御されている状態において、定着側加熱部がオフ状態のときにのみ、加圧側加熱部のオンオフ制御が作動するように構成されている。すなわち、定着側加熱部への通電が優先して行われ、定着側加熱部がオンのときには、加圧側加熱部がオンになることはない。

上記定着側回転体３１の温度を検出する第１温度センサが設けられ、この第１温度センサは、加熱サーミスタ５８であり、上記加熱ローラ５１に接触して配置されている。

上記加圧側回転体３２の温度を検出する第２温度センサが設けられ、この第２温度センサは、加圧サーミスタ５９であり、上記加圧ローラ５４に非接触にて配置されている。

上記定着側回転体３１の温度を制御する加熱サーモスタット６０が設けられ、この加熱サーモスタット６０は、上記定着ベルト５３軸方向中央付近で、上記定着ベルト５３に対して1mm離して設置されている。

上記加圧側回転体３２の温度を制御する加圧サーモスタット６１が設けられ、この加圧サーモスタット６１は、上記加圧ローラ５４軸方向中央付近で、上記加圧ローラ５４に対して1mm離して設置されている。

ここで、上記定着装置３０の動作を説明する。マシン電源オンから、上記定着ベルト５３と上記加圧ローラ５４の表面をプリント可能温度にする動作をウォームアップと呼び、この動作に掛かる時間をウォームアップタイムと呼ぶ。電源を入れ直したときや、ジャム処理復帰時、カバークローズ時、スリープモード復帰時等にウォームアップ動作が入る。

ウォームアップ動作では、プリント可能温度まで温度を上昇させるために、上記加熱ロングヒータ５５を点灯する。このとき、上記加熱ロングヒータ５５は、オン状態に維持されるため、上記加圧ヒータ５７は、オフ状態となる。

停止時は、上記定着ローラ５２のクリープ変形防止のため、上記加圧ローラ５４と上記定着ローラ５２は、軽圧接状態になっている。回転時は、フル圧接状態にし、図示しない駆動ギヤに駆動力を伝達することにより、加圧ローラ５４を回転させ、定着ベルト５３、定着ローラ５２および加熱ローラ５１を従動回転させることで、加熱ローラ５１と加圧ローラ５４の熱を定着ベルト５３と加圧ローラ５４の表面に伝える。

マシン電源オンで、ヒータが点灯し、ローラが回転を開始する。このヒータ点灯とローラ回転により、定着ベルト５３と加圧ローラ５４の表面をプリント可能温度に上昇させる。加熱サーミスタ５８により検出された温度と、加圧サーミスタ５９により検出された温度に非接触の分だけ補正をかけた補正後温度とが、それぞれ、所定のプリント可能な温度になれば、プリント可能であることを示すレディをたてる。例えば、加熱サーミスタ５８による検出温度が190℃となり、かつ、加圧サーミスタ５９による検出温度に補正をかけた補正後温度が150℃となったときに、レディをたてる。

この時点で印字信号がなければ、上記定着ローラ５２と上記加圧ローラ５４とが、軽圧接状態で、印字待機状態になり、印字信号があれば、上記定着ローラ５２と上記加圧ローラ５４とが、フル圧接状態で、印字動作を開始する。

待機状態では、通常、上記定着ローラ５２と上記加圧ローラ５４が軽圧接状態で回転停止し、ある設定温度になるように上記ヒータ５５，５６，５７を制御する。設定温度は、例えば、加熱側190℃で、加熱サーミスタ５８による検出温度を入力として、加熱ロングヒータ５５のオンオフを制御する。加圧側150℃で、加圧サーミスタ５９による検出温度に補正をかけた補正後温度を入力として、加圧ヒータ５７のオンオフを制御する。この場合にも、上述したように、上記加熱ロングヒータ５５が、オンしている状態では、上記加圧ヒータ５７は、オンしない。

印字時は、印字開始から上記定着装置３０に上記記録材Ｓが突入する前に、フル圧接状態で回転することにより、加熱ローラ５１と加圧ローラ５４の熱を定着ベルト５３と加圧ローラ５４の表面に伝導させて、温度を上昇させることになる。設定温度は、例えば、加熱側190℃で、加熱サーミスタ５８による検出温度を入力として、加熱ロングヒータ５５、または、加熱ショートヒータ５６のオンオフを制御する。選択する加熱部は、図示しない加熱部選択制御部により決定される。この加熱部選択制御部は、例えば、例えば216mm以下の幅の記録シートに印字するときは、加熱ショートヒータ５６を選択し、216mmを超える幅の記録シートに印字するときは、加熱ロングヒータ５７を選択する。加圧側150℃で、加圧サーミスタ５９による検出温度に補正をかけた補正後温度を入力として、加圧ヒータ５７のオンオフを制御する。

例えば、なんらかの不具合により加熱サーミスタ５８の温度検出が正確に行われなかった場合、加熱ロングヒータ５５がつきっぱなしになり、加熱ローラ５１が設定温度を超える高温になり、発煙・発火に至ることがある。このような暴走のプロテクト部として、上記加熱サーモスタット６０を設置している。

この加熱サーモスタット６０は、加熱ロングヒータ５５と加熱ショートヒータ５６に直列に電気的に接続されおり、加熱サーモスタット６０が動作すると加熱ロングヒータ５５と加熱ショートヒータ５６への電力供給が遮断される。加熱ローラ５１から定着ベルト５３に熱が伝わり、定着ベルト５３から加熱サーモスタット６０に熱が伝わる。例えば、加熱サーモスタット６０の設定温度が210℃ならば、加熱サーモスタット６０の温度が210℃になると動作し、加熱ロングヒータ５５と加熱ショートヒータ５６への電力供給が遮断され、それ以上昇温させない。

ウォームアップや待機、通常通紙時は、上記加熱ロングヒータ５５を選択的に点灯させ、小サイズ通紙時は、上記加熱ショートヒータ５６を選択的に点灯させることで軸方向端部の温度上昇を防止する。端部が高温に維持されると、定着装置の寿命を悪化させ、また、軸方向温度分布により、次回の用紙通紙時の軸方向の定着画像品質に分布ができたり、紙皺の発生原因等になる。このように、加熱領域の異なる複数の加熱部を設けることが望ましい。

定着ベルト５３表面の温度を測定する場合、温度検出装置を接触させると、定着ベルト５３に傷がついて画像ノイズの原因になるので、非接触に配置することがあるが、非接触式温度検出装置の場合、接触式と比較して温度ずれが大きくなるので、望ましくない。また、定着ベルト５３の表面温度を検出して、温度調整するよりも加熱ローラ５１表面で温度調整した場合の方が、定着ベルト５３のニップ前温度を安定させることができるので、加熱ローラ５１に接触式の加熱サーミスタ５８を設置するのが望ましい。

図１に示すように、本発明の画像形成装置は、この内部に、湿度センサ２５を有する。また、図３に示すように、上記制御装置１８は、ウォームアップ完了判断部２１と、通過間隔制御部２２とを有する。

上記ウォームアップ完了判断部２１は、上記加熱サーミスタ５８および上記加圧サーミスタ５９の出力に基づいて、上記定着側回転体３１および上記加圧側回転体３２がウォームアップ完了であるか否かを判断する。上記通過間隔制御部２２は、上記ニップ部を連続通過する記録材Ｓの通過間隔を制御する。

上記通過間隔制御部２２は、上記湿度センサ２５の検出した湿度が規定値以上で、かつ、上記加圧サーミスタ５９の検出した上記加圧側回転体３２の温度が規定値以下である高湿低温状態において、上記ウォームアップ完了判断部２１により上記定着側回転体３１および上記加圧側回転体３２がウォームアップ完了であると判断された直後から所定期間の上記記録材Ｓの通過間隔を、上記所定期間よりも後の上記記録材Ｓの通過間隔よりも、長くする。

上記所定期間は、複数の期間を有し、この複数の期間における上記記録材Ｓの通過間隔は、互いに異なり、かつ、上記複数の期間のうち前の期間の上記記録材Ｓの通過間隔は、後の期間の上記記録材Ｓの通過間隔よりも、長くしてもよい。言い換えると、上記所定期間は、第１の期間と、この第１の期間よりも後の第２の期間とを、少なくとも含み、上記第１の期間の上記記録材Ｓの通過間隔は、上記第２の期間の上記記録材Ｓの通過間隔よりも、長い。

上記通過間隔制御部２２は、上記ウォームアップ完了判断部２１により上記定着側回転体３１および上記加圧側回転体３２がウォームアップ完了であると判断された直後から一定期間で、上記記録材Ｓの通過間隔を変更する制御を、終了するようにしてもよい。または、上記通過間隔制御部２２は、上記加熱サーミスタ５８および上記加圧サーミスタ５９の出力に基づいて、上記定着側回転体３１および上記加圧側回転体３２の温度差が所定値以下になったと判断したときに、上記記録材Ｓの通過間隔を変更する制御を、終了するようにしてもよい。または、上記通過間隔制御部２２は、上記加圧サーミスタ５９の出力に基づいて、上記加圧側回転体３２の温度が所定値以上になったと判断したときに、上記記録材Ｓの通過間隔を変更する制御を、終了するようにしてもよい。

上記高湿低温状態において、上記ウォームアップ完了判断部２１がウォームアップ完了であると判断した後の印字中の上記定着側回転体３１の温度は、上記湿度センサ２５の検出した湿度が上記規定値未満で、かつ、上記加圧サーミスタ５９の検出した上記加圧側回転体３２の温度が上記規定値以下である通常湿度低温状態において、上記ウォームアップ完了判断部２１がウォームアップ完了であると判断した後の印字中の上記定着側回転体３１の温度よりも、低くてもよい。

次に、上記通常湿度低温状態での印字動作を説明する。図４は、上記通常湿度低温状態での温度状態を示し、グラフ線Ｌ１は、加熱ローラ５１の設定温度を示し、グラフ線Ｌ２は、加熱ローラ５１の温度を示し、グラフ線Ｌ３は、加圧ローラ５４の設定温度を示し、グラフ線Ｌ４は、加圧ローラ５４の温度を示し、グラフ線Ｌ５は、加圧ヒータ５７のオンオフを示し、グラフ線Ｌ６は、加熱ロングヒータ５５と加熱ショートヒータ５６のオンオフを示す。

上記加熱ローラ５１の温度が、195℃となった時点で、定着ウォームアップ状態から印字レディ状態に変化し、加熱温度205℃の状態で印字を行う。上記加圧ローラ５４の温度は、図４に示すように、印字と共に低下して、加熱ローラ５１との温度差は、約100℃と大きくなる。

この結果、図５に示すように、上記高湿低温状態において、記録材Ｓとしての用紙のバックカールが、大きい状態となる。図５では、矢印に示す方向が、通紙方向である。

次に、比較例としての上記高湿低温状態での印字動作を説明する。図６は、上記高湿低温状態での温度状態を示し、グラフ線Ｌ２１は、加熱ローラの設定温度を示し、グラフ線Ｌ２２は、加熱ローラの温度を示し、グラフ線Ｌ２３は、加圧ローラの設定温度を示し、グラフ線Ｌ２４は、加圧ローラの温度を示し、グラフ線Ｌ２５は、加圧ヒータのオンオフを示し、グラフ線Ｌ２６は、加熱ロングヒータと加熱ショートヒータのオンオフを示す。

加圧ローラの温度が低く、かつ、湿度が規定値以上の場合、加圧ローラの温度が165℃と十分高くなるまでウォームアップを行う。定着ユニットが十分温まるため、印字に必要な加熱温度を、図４に示す上記通常湿度低温状態における205℃よりも低く、185℃に設定できる。そのため、定着ベルトの温度が低く、加圧ローラの温度が高くなって、図７に示すように、上記高湿低温状態において、記録材Ｓとしての用紙のバックカールを、低減できる。図７では、矢印に示す方向が、通紙方向である。しかしながら、図６では、加圧ローラを十分高く加熱するため、ウォームアップタイムが長くなる欠点がある。

次に、本発明としての上記高湿低温状態での印字動作を説明する。図８は、上記高湿低温状態での温度状態を示し、グラフ線Ｌ３１は、加熱ローラ５１の設定温度を示し、グラフ線Ｌ３２は、加熱ローラ５１の温度を示し、グラフ線Ｌ３３は、加圧ローラ５４の設定温度を示し、グラフ線Ｌ３４は、加圧ローラ５４の温度を示し、グラフ線Ｌ３５は、加圧ヒータ５７のオンオフを示し、グラフ線Ｌ３６は、加熱ロングヒータ５５と加熱ショートヒータ５６のオンオフを示す。

加圧ローラ５４の温度が低く、かつ、湿度が規定値以上の場合、加圧ローラ５４の温度が150℃と、図４に示す上記通常湿度低温状態と比較して、大きくウォーミングタイムが悪化しない程度に、加圧ローラ５４を加熱する。または、図４に示す上記通常湿度低温状態と同じ条件で、加圧ローラ５４を加熱してもよい。

加熱ローラ５１の温度を、図４に示す上記通常湿度低温状態の205℃よりも低い185℃で定着可能とするため、ウォームアップ完了であると判断された直後から第１の期間である初期20秒間は、50％ｐｐｍ制御で用紙間隔を広くし、加圧ローラ５４の温度を高く維持する。その後、第２の期間である160秒間は、70％ｐｐｍ制御で生産性を上げながら定着性も維持する。その後の印字は、ｐｐｍ制御無しの100％の印字を行う。ここで、ｐｐｍ制御とは、１分間に送る用紙の枚数を制御することをいう。

このように、高湿低温のウォームアップ直後のｐｐｍ制御期間は、ウォームアップ後の時間により規定し、期間中に印字命令がない場合、ｐｐｍ制御は起動しない。加圧ローラ５４の温度を高く維持しながら定着するため、図９に示すように、記録材Ｓとしての用紙のバックカールの低減と定着性との両立が可能となる。図９は、矢印に示す方向が、通紙方向である。

ここで、図１０〜図１３を用いて、ｐｐｍ制御と定着性ランクとの関係を説明する。図１０〜図１３では、横軸に通紙枚数を示し、縦軸に定着性ランクを示す。定着性ランクは、数値が高いほどよく、ランク２で良好となる。

図１０は、図４と同じウォームアップ条件、かつ、加熱ローラ５１の温度は同じで、上記高湿低温状態でのｐｐｍ制御無し（１００％）の時の定着性を示す。加熱ローラ温度が185℃と低いこともあり、加圧ローラ温度の低下と共に定着性も悪化している。

図１１は、上記高湿低温状態での７０％ｐｐｍ制御の時の定着性を示す。加圧ローラ温度の低下が早く、印字初期の定着性はまだ改善の余地がある。

図１２は、上記高湿低温状態での５０％ｐｐｍ制御の時の定着性を示す。印字初期の定着性改善に効果が有るが、生産性の低下を抑制するために必要最小限の期間としたい。

図１３は、上記高湿低温状態での５０％ｐｐｍ制御２０秒間の後７０％ｐｐｍ制御を１６０秒間、その後１００％とした時の定着性である。ランク２を大きく下回ることもなく良好な結果が得られた。

次に、図１４を用いて、本発明のウォームアップモードのフローチャートを説明する。

まず、電源をＯＮとし（ステップＳ１）、加圧ローラ温度が規定値以下であるか否かを判断する（ステップＳ２）。

加圧ローラ温度が規定値以下であれば、次に、湿度が規定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ３）。

湿度が規定値以上であれば、高湿ウォームアップモードとなり（ステップＳ４）、加熱ローラ温度がＴｈ１以上になるまで加熱すると共に（ステップＳ５）、加圧ローラ温度がＴｐ１以上になるまで加熱して（ステップＳ６）、ウォームアップ完了としてから、通紙間隔の制御を行って（ステップＳ７）、通常待機とする（ステップＳ１４）。

この通紙間隔の制御（ステップＳ７）では、図１５に示すように、ウォームアップ完了からタイマーをスタートし（ステップＳ２１）、印字命令を待ってから（ステップＳ２２）、タイマースタート０秒〜２０秒の間は、５０％ｐｐｍ制御を行い、タイマースタート２０秒〜１８０秒の間は、７０％ｐｐｍ制御を行い、タイマースタート１８０秒後は、１００％ｐｐｍ制御を行う（ステップＳ２３）。

一方、加圧ローラ温度が規定値以下でない場合（ステップＳ２）、または、湿度が規定値以上でない場合（ステップＳ３）、通常ウォームアップモードとなり（ステップＳ８）、加熱ローラ温度がＴｈ１以上になるまで加熱すると共に（ステップＳ９）、加圧ローラ温度がＴｐ１以上になるまで加熱して（ステップＳ１０）、ウォームアップ完了としてから、印字命令を待つ（ステップＳ１１）。

印字命令があれば、加熱ローラ温度を（印字温度＋β）とし（ステップＳ１２）、その後、加圧ローラ温度が（Ｔｐ１＋α）以上になるまで加熱して（ステップＳ１３）、ウォームアップ完了とし、通常待機とする（ステップＳ１４）。一方、印字命令がなければ、加圧ローラ温度が（Ｔｐ１＋α）以上になるまで加熱して（ステップＳ１３）、ウォームアップ完了とし、通常待機とする（ステップＳ１４）。

上記構成の画像形成装置によれば、上記通過間隔制御部２２は、上記湿度センサ２５の検出した湿度が規定値以上で、かつ、上記加圧サーミスタ５９の検出した上記加圧側回転体３２の温度が規定値以下である高湿低温状態において、上記ウォームアップ完了判断部２１により上記定着側回転体３１および上記加圧側回転体３２がウォームアップ完了であると判断された直後から所定期間の上記記録材Ｓの通過間隔を、上記所定期間よりも後の上記記録材Ｓの通過間隔よりも、長くしているので、高湿低温状態において、上記加圧側回転体３２は、上記記録材Ｓとの接触時間が短くなって、上記記録材Ｓに熱を奪われにくくなると共に、上記加圧側回転体３２は、上記定着側回転体３１との接触時間が長くなって、上記定着側回転体３１から熱を与えられやすくなる。

したがって、高湿低温状態において、上記定着側回転体３１と上記加圧側回転体３２との温度差を小さくして、上記記録材Ｓのバックカールを低減でき、上記加圧側回転体３２の温度を高温に維持して、定着性の悪化を防止でき、上記加圧側回転体３２を十分高く加熱する必要がなくて、ウォームアップタイムの延長を防止できる。

また、上記構成の画像形成装置によれば、上記複数の期間における上記記録材Ｓの通過間隔は、互いに異なり、かつ、上記複数の期間のうち前の期間の上記記録材Ｓの通過間隔は、後の期間の上記記録材Ｓの通過間隔よりも、長いので、上記記録材Ｓの定着性と生産性とを両立できる。

また、上記構成の画像形成装置によれば、上記通過間隔制御部２２は、上記ウォームアップ完了判断部２１により上記定着側回転体３１および上記加圧側回転体３２がウォームアップ完了であると判断された直後から一定期間で、上記記録材Ｓの通過間隔を変更する制御を、終了するので、上記記録材Ｓの生産性をほとんど低下させない。

また、上記構成の画像形成装置によれば、上記通過間隔制御部２２は、上記加熱サーミスタ５８および上記加圧サーミスタ５９の出力に基づいて、上記定着側回転体３１および上記加圧側回転体３２の温度差が所定値以下になったと判断したときに、上記記録材Ｓの通過間隔を変更する制御を、終了するので、上記記録材Ｓの生産性をほとんど低下させない。

また、上記構成の画像形成装置によれば、上記通過間隔制御部２２は、上記加圧サーミスタ５９の出力に基づいて、上記加圧側回転体３２の温度が所定値以上になったと判断したときに、上記記録材Ｓの通過間隔を変更する制御を、終了するので、上記記録材Ｓの生産性をほとんど低下させない。

また、上記構成の画像形成装置によれば、上記高湿低温状態において、上記ウォームアップ完了判断部２１がウォームアップ完了であると判断した後の印字中の上記定着側回転体３１の温度は、上記通常湿度低温状態において、上記ウォームアップ完了判断部２１がウォームアップ完了であると判断した後の印字中の上記定着側回転体３１の温度よりも、低いので、上記定着側回転体３１と上記加圧側回転体３２との温度差を一層小さくして、上記記録材Ｓのバックカールを一層低減できる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記加圧側加熱部（上記加圧ヒータ５７）を設けずに、上記加圧側回転体３２を、上記定着側加熱部（上記ヒータ５５，５６）により、上記定着側回転体３１を介して、加熱するようにしてもよい。また、上記定着側回転体３１を、ローラ状にしてもよく、上記加圧側回転体３２をベルト状にしてもよい。また、上記定着側加熱部や上記加圧側加熱部を、ヒータ以外に、電磁誘導により加熱する機構としてもよい。また、上記第１温度センサや上記第２温度センサを、サーミスタ以外に、熱電対としてもよい。また、画像形成装置としては、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ＦＡＸやこれらの複合機など、どれでもかまわない。

本発明の画像形成装置の一実施形態を示す簡略構成図である。 定着装置の圧接状態を示す簡略構成図である。 定着装置の軽圧接状態を示す簡略構成図である。 制御装置のブロック図である。 通常湿度低温状態での各部材の状態を示すグラフ図である。 高湿低温状態での用紙のバックカール状態を示す斜視図である。 比較例としての高湿低温状態での各部材の状態を示すグラフ図である。 高湿低温状態での用紙のバックカール状態を示す斜視図である。 本発明としての高湿低温状態での各部材の状態を示すグラフ図である。 高湿低温状態での用紙のバックカール状態を示す斜視図である。 高湿低温状態でのｐｐｍ制御無し（１００％）の時の定着性を示すグラフ図である。 高湿低温状態での７０％ｐｐｍ制御の時の定着性を示すグラフ図である。 高湿低温状態での５０％ｐｐｍ制御の時の定着性を示すグラフ図である。 高湿低温状態での５０％ｐｐｍ制御および７０％ｐｐｍ制御の時の定着性を示すグラフ図である。 本発明のウォームアップモードのフローチャートである。 本発明のウォームアップモードのフローチャートである。

符号の説明

１ 画像形成ユニット
２ 感光体ドラム
３ 帯電部
４ 現像部
５ クリーニング部
９ 露光部
１１ 中間転写ベルト
１２ １次転写部
１３ ２次転写部
１５ クリーニングブレード
１６ 排紙トレー
１７ 記録シートカセット
１８ 制御装置
１９ 露光制御装置
２１ ウォームアップ完了判断部
２２ 通過間隔制御部
２５ 湿度センサ
３０ 定着装置
３１ 定着側回転体
３２ 加圧側回転体
５１ 加熱ローラ
５２ 定着ローラ
５３ 定着ベルト
５４ 加圧ローラ
５５ 加熱ロングヒータ（定着側加熱部）
５６ 加熱ショートヒータ（定着側加熱部）
５７ 加圧ヒータ（加圧側加熱部）
５８ 加熱サーミスタ（第１温度センサ）
５９ 加圧サーミスタ（第２温度センサ）
６０ 加熱サーモスタット
６１ 加圧サーモスタット
Ｓ 記録材
ｔ トナー

Claims (8)

1. 定着側回転体と、
   この定着側回転体を加熱する定着側加熱部と、
   上記定着側回転体に接触してニップ部を形成する加圧側回転体と、
   上記定着側回転体の温度を検出する第１温度センサと、
   上記加圧側回転体の温度を検出する第２温度センサと、
   湿度センサと、
   上記第１温度センサの出力あるいは上記第１温度センサと上記第２温度センサの出力に基づいて、上記定着側回転体および上記加圧側回転体がウォームアップ完了であるか否かを判断するウォームアップ完了判断部と、
   上記ニップ部を連続通過する記録材の通過間隔を制御する通過間隔制御部と
   を備え、
   上記通過間隔制御部は、上記湿度センサの検出した湿度が規定値以上で、かつ、上記第２温度センサの検出した上記加圧側回転体の温度が規定値以下である高湿低温状態において、上記ウォームアップ完了判断部により上記定着側回転体および上記加圧側回転体がウォームアップ完了であると判断された直後から所定期間の上記記録材の通過間隔を、上記所定期間よりも後の上記記録材の通過間隔よりも、長くすることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   上記所定期間は、複数の期間を有し、
   この複数の期間における上記記録材の通過間隔は、互いに異なり、かつ、上記複数の期間のうち前の期間の上記記録材の通過間隔は、後の期間の上記記録材の通過間隔よりも、長いことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   上記通過間隔制御部は、上記ウォームアップ完了判断部により上記定着側回転体および上記加圧側回転体がウォームアップ完了であると判断された直後から一定期間で、上記記録材の通過間隔を変更する制御を、終了することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１から３の何れか一つに記載の画像形成装置において、
   上記通過間隔制御部は、上記第１温度センサおよび上記第２温度センサの出力に基づいて、上記定着側回転体および上記加圧側回転体の温度差が所定値以下になったと判断したときに、上記記録材の通過間隔を変更する制御を、終了することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１から４の何れか一つに記載の画像形成装置において、
   上記通過間隔制御部は、上記第２温度センサの出力に基づいて、上記加圧側回転体の温度が所定値以上になったと判断したときに、上記記録材の通過間隔を変更する制御を、終了することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１から５の何れか一つに記載の画像形成装置において、
   上記高湿低温状態において、上記ウォームアップ完了判断部がウォームアップ完了であると判断した後の印字中の上記定着側回転体の温度は、上記湿度センサの検出した湿度が上記規定値未満で、かつ、上記第２温度センサの検出した上記加圧側回転体の温度が上記規定値以下である通常湿度低温状態において、上記ウォームアップ完了判断部がウォームアップ完了であると判断した後の印字中の上記定着側回転体の温度よりも、低いことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１から６の何れか一つに記載の画像形成装置において、
   上記加圧側回転体は、上記定着側加熱部により、上記定着側回転体を介して、加熱されることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１から６の何れか一つに記載の画像形成装置において、
   上記加圧側回転体を加熱する加圧側加熱部を有し、
   上記定着側加熱部と、上記加圧側加熱部とは、同時に、点灯しないことを特徴とする画像形成装置。

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