JP2009294331A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像形成動作の開始までの時間の短縮化、朝一を含めた定着品質の安定化を両立することが必要になり、さらに、定着装置の寿命劣化を抑制する。
【解決手段】所定時間に画像形成動作を開始する画像形成装置１において、加圧制御手段１８は複数段階の加圧力を設定可能で、かつ、画像形成動作時に、定着ローラ１１、加圧ローラ１２、画像形成装置１が置かれている環境温度から構成される群から選択される少なくとも１つから定着不良が発生しやすい条件下と判断し、記録媒体の通紙時に、加圧制御手段１８によって加圧力を標準より高くする。さらに、必要により、記録媒体の通紙後に、加圧制御手段１８によって加圧力を標準より低くする
【選択図】 図４
【解決手段】所定時間に画像形成動作を開始する画像形成装置１において、加圧制御手段１８は複数段階の加圧力を設定可能で、かつ、画像形成動作時に、定着ローラ１１、加圧ローラ１２、画像形成装置１が置かれている環境温度から構成される群から選択される少なくとも１つから定着不良が発生しやすい条件下と判断し、記録媒体の通紙時に、加圧制御手段１８によって加圧力を標準より高くする。さらに、必要により、記録媒体の通紙後に、加圧制御手段１８によって加圧力を標準より低くする
【選択図】 図４
Description
本発明は、トナー画像を記録媒体上へ定着させる定着装置を有する電子写真方式等による複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置、更に詳細には、電磁誘導加熱方式の定着ローラ方式の定着装置を有する画像形成装置に関する。
電子写真方式を用いた画像出力機は広く普及しているが、近年は、使用したいときにすぐに印刷可能な状態になることが求められている。要するに、電源オフ又はスリープ等の待機状態から、画像形成動作を開始するまでの復帰時間の短縮化が進んでいる。
復帰時間を短縮するためには、定着装置が印刷可能な温度状態になることが必要な条件であり、定着装置の昇温時間短縮化が進められている。定着昇温時間の短縮化には、加熱方式として、熱効率の高いＩＨ方式も採用されるようになっている。さらに定着昇温時間を短縮化するためには、定着ローラおよび定着ローラに当接して定着ニップを形成するための加圧ローラの熱容量を可能な限り低くすることが求められる。ＩＨ定着方式としては、定着ベルトを用いたものや、定着ローラ自体の内部に発熱層を構成させたものがある。定着ベルト方式は、定着ベルト自体の強度を確保するために、ニッケル電鋳やポリイミド等から成るベルト基材をベースとしているため、熱容量としてはやや大きくなるが、定着ローラ構成の場合は、軸芯上の断熱を兼ねた弾性部材を設け、その上に発熱層、表面離型層を有し、発熱層を外部の電磁誘導加熱手段で発熱させるために、熱損失が少なく、素早い昇温特性を得ることができる。
復帰時間を短縮するためには、定着装置が印刷可能な温度状態になることが必要な条件であり、定着装置の昇温時間短縮化が進められている。定着昇温時間の短縮化には、加熱方式として、熱効率の高いＩＨ方式も採用されるようになっている。さらに定着昇温時間を短縮化するためには、定着ローラおよび定着ローラに当接して定着ニップを形成するための加圧ローラの熱容量を可能な限り低くすることが求められる。ＩＨ定着方式としては、定着ベルトを用いたものや、定着ローラ自体の内部に発熱層を構成させたものがある。定着ベルト方式は、定着ベルト自体の強度を確保するために、ニッケル電鋳やポリイミド等から成るベルト基材をベースとしているため、熱容量としてはやや大きくなるが、定着ローラ構成の場合は、軸芯上の断熱を兼ねた弾性部材を設け、その上に発熱層、表面離型層を有し、発熱層を外部の電磁誘導加熱手段で発熱させるために、熱損失が少なく、素早い昇温特性を得ることができる。
しかし、画像形成装置において、画像形成動作を開始する立ち上げ時間の短縮化は年々加速している。が、カラー画像を形成する場合は、４色分のトナーを定着する必要があるため、定着条件としてはモノクロ画像を形成する場合より、熱的に大きなエネルギーが必要になる。さらに、朝一などの放置時間が長い場合は、定着装置は、冷却した状態におかれており、この冷却状態から画像形成をするジョブを開始しなければならず、日中の定常的に使用しているときよりも定着不良が発生しやすい条件になっている。
しかしながら、あらゆる環境、画像モードの条件であっても、定着立ち上げ時間の短縮と定着されたトナー画像の高品質の両立、さらには、定着装置自体の長寿命化が求められている。特に、定着ローラ内に、電磁誘導加熱方式の発熱層を有する定着装置では、発熱層は薄層であり、かつ、定着ローラ自体が弾性を有する必要があるので加圧ローラとの当接で定着ニップ部分は常に発熱層が屈曲されたかたちになることで、この屈曲形状が残留することがあり、発熱層ないし定着ローラの耐久面の不具合がある。
さらに、定着ニップ圧をかけたままで放置すると、定着ローラ自体が変形してしまい、変形部分での光沢ムラや定着不良が発生するという不具合がある。
このために、これらの不具合を改善するために、使用時以外は定着ニップ圧を解除することが行われている。
しかしながら、あらゆる環境、画像モードの条件であっても、定着立ち上げ時間の短縮と定着されたトナー画像の高品質の両立、さらには、定着装置自体の長寿命化が求められている。特に、定着ローラ内に、電磁誘導加熱方式の発熱層を有する定着装置では、発熱層は薄層であり、かつ、定着ローラ自体が弾性を有する必要があるので加圧ローラとの当接で定着ニップ部分は常に発熱層が屈曲されたかたちになることで、この屈曲形状が残留することがあり、発熱層ないし定着ローラの耐久面の不具合がある。
さらに、定着ニップ圧をかけたままで放置すると、定着ローラ自体が変形してしまい、変形部分での光沢ムラや定着不良が発生するという不具合がある。
このために、これらの不具合を改善するために、使用時以外は定着ニップ圧を解除することが行われている。
この使用時以外は定着ニップ圧を解除するという、定着装置における加圧力制御を付加した技術を挙げられる。特許文献１では、定着ローラ内部に熱源を含む定着装置について、定着温度リロード時に紙サイズと紙種とそれまでの通紙枚数によって定着の加圧力を切り替えることで各モードに最適な熱量を選択でき、定着時の消費電力低下につながる旨の記載がある。これは、各モードに最適な定着条件（温度、圧力）を選択することで、定着安定性と消費電力最適化を図っているが、環境温度が低いときや、電源電圧が低い場合などの定着不良が発生しやすい条件まで対応しきれていない他、定着ローラおよび加圧ローラ温度が各モードでの狙い温度まで昇温されるのを待つ必要があるため、場合によってはお待ち時間が発生してしまう。
特許文献２では、定着ローラ内部に熱源を含む定着装置について、定着装置内に用紙がない用紙間隔時には定着の加圧力を減圧することで、定着ローラ設定温度を低く設定できるために待機中の消費電力を低減し省エネルギを実現できる旨の記載がある。また、外気温に応じて低電力モード時の定着温度を切り替えることで低電力モード時の省エネルギ化を図っていることが開示されている。しかし、これは、低電力モード時の少エネルギ化を達成できるが、環境温度が低いときや電源電圧が低い場合などの定着不良が発生しやすい条件までは対応しきれていない。
特許文献３では、定着ベルトと加圧ベルトを有する定着装置においては、ベルト越しにローラで加圧する際のトナー高さの低い部分の定着を十分に行うことができずに定着画像に光沢ムラが発生するのを抑制するために、転写紙の種類に応じて定着部の加圧力を制御する加圧制御手段を有することで、この現象を回避できる旨の記載がある。しかし、これは、加圧力を積極的に制御して紙種による光沢ムラを抑制するものであり、立ち上げ短縮化と定着不良の回避を目的としたものではない。
特許文献４では、定着昇温時は定着ローラの回転速度を通常印刷時より遅くし、加圧ローラを離間させることで、定着ローラからの熱の流出を抑制して定着ローラの昇温時間の短縮化を図っていることが開示されている。特許文献５では、定着昇温時は加圧ローラを離間させることで、定着ローラからの熱の流出を抑制して定着ローラの昇温時間の短縮化を図っていることが開示されている。しかし、これは、加圧ローラへの熱流出を抑制して立ち上げ時間を短縮化するものであるが、加圧ローラへの蓄熱量が少ないと、朝一などの定着装置の冷却状態からのコールドスタート時に定着不良が発生するおそれがある。
特許文献２では、定着ローラ内部に熱源を含む定着装置について、定着装置内に用紙がない用紙間隔時には定着の加圧力を減圧することで、定着ローラ設定温度を低く設定できるために待機中の消費電力を低減し省エネルギを実現できる旨の記載がある。また、外気温に応じて低電力モード時の定着温度を切り替えることで低電力モード時の省エネルギ化を図っていることが開示されている。しかし、これは、低電力モード時の少エネルギ化を達成できるが、環境温度が低いときや電源電圧が低い場合などの定着不良が発生しやすい条件までは対応しきれていない。
特許文献３では、定着ベルトと加圧ベルトを有する定着装置においては、ベルト越しにローラで加圧する際のトナー高さの低い部分の定着を十分に行うことができずに定着画像に光沢ムラが発生するのを抑制するために、転写紙の種類に応じて定着部の加圧力を制御する加圧制御手段を有することで、この現象を回避できる旨の記載がある。しかし、これは、加圧力を積極的に制御して紙種による光沢ムラを抑制するものであり、立ち上げ短縮化と定着不良の回避を目的としたものではない。
特許文献４では、定着昇温時は定着ローラの回転速度を通常印刷時より遅くし、加圧ローラを離間させることで、定着ローラからの熱の流出を抑制して定着ローラの昇温時間の短縮化を図っていることが開示されている。特許文献５では、定着昇温時は加圧ローラを離間させることで、定着ローラからの熱の流出を抑制して定着ローラの昇温時間の短縮化を図っていることが開示されている。しかし、これは、加圧ローラへの熱流出を抑制して立ち上げ時間を短縮化するものであるが、加圧ローラへの蓄熱量が少ないと、朝一などの定着装置の冷却状態からのコールドスタート時に定着不良が発生するおそれがある。
以上、これらの従来技術は、定着立ち上げ時間の短縮化とその副作用ともいえる定着コールドスタート時や定温環境下、電源電圧が低いときにも、定着立ち上げ時間の不要な延長を抑えつつ、定着不良の発生を防止することは困難である。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、画像形成動作の開始までの時間の短縮化、朝一を含めた定着品質の安定化を両立することが必要になり、さらに、定着装置の寿命劣化を抑制することを課題とする。さらに、短時間での定着立ち上り実現しつつ、加圧制御によって定着品質の安定化と寿命劣化を抑制することを課題とする。
上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の画像形成装置では、記録媒体上の未定着画像を定着する定着部材と、定着部材と対向当接して所定の加圧力で定着ニップ部を形成する加圧部材とを有する定着装置と、定着部材と加圧部材の当接圧を可変する加圧制御手段と、定着部材と加圧部材の表面温度を測定する定着温度検知手段と、環境温度を測定する環境温度検知手段とを備える画像形成装置において、前記加圧制御手段が複数段階の加圧力を設定可能で、かつ、印刷ジョブを受けたときから印刷許可があるまでの間で、定着部材、加圧部材、環境温度から構成される群から選択される少なくとも１つから定着不良が発生しやすい条件下と判断した時に、記録媒体の通紙時に、加圧制御手段によって加圧力を標準の加圧力より高くすることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、記録媒体の通紙後に、加圧制御手段によって加圧力を標準の加圧力にする又は標準の加圧力より低くすることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、定着部材および加圧部材の表面温度を検知して画像形成動作の開始することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、定着部材と加圧部材とが定着良好な条件と判断されたときの加圧力を標準とすることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、印刷ジョブ動作開始後に所定時間で画像形成動作を開始することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記定着装置は、定着部材を加熱する加熱手段と、加熱手段に電力を供給する電力供給手段と、電力を供給する供給電力を検知する電力検知手段とを有し、前記電力検知手段が、所定以下の電力を検知したときに、電磁誘導加熱手段に電力を供給する電力供給手段を有し、電力供給手段は電磁誘導加熱手段への供給電力を検知する電力検知手段を有し、前記供給電力が所定以下を検知したときに、定着不良が発生しやすい条件と判断することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記定着部材は、スポンジ材料からなる弾性体上に、少なくとも、非磁性材料から成る発熱層と、その上に表層としての離型層を積層していることを特徴とする。
本発明の画像形成装置では、記録媒体上の未定着画像を定着する定着部材と、定着部材と対向当接して所定の加圧力で定着ニップ部を形成する加圧部材とを有する定着装置と、定着部材と加圧部材の当接圧を可変する加圧制御手段と、定着部材と加圧部材の表面温度を測定する定着温度検知手段と、環境温度を測定する環境温度検知手段とを備える画像形成装置において、前記加圧制御手段が複数段階の加圧力を設定可能で、かつ、印刷ジョブを受けたときから印刷許可があるまでの間で、定着部材、加圧部材、環境温度から構成される群から選択される少なくとも１つから定着不良が発生しやすい条件下と判断した時に、記録媒体の通紙時に、加圧制御手段によって加圧力を標準の加圧力より高くすることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、記録媒体の通紙後に、加圧制御手段によって加圧力を標準の加圧力にする又は標準の加圧力より低くすることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、定着部材および加圧部材の表面温度を検知して画像形成動作の開始することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、定着部材と加圧部材とが定着良好な条件と判断されたときの加圧力を標準とすることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、印刷ジョブ動作開始後に所定時間で画像形成動作を開始することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記定着装置は、定着部材を加熱する加熱手段と、加熱手段に電力を供給する電力供給手段と、電力を供給する供給電力を検知する電力検知手段とを有し、前記電力検知手段が、所定以下の電力を検知したときに、電磁誘導加熱手段に電力を供給する電力供給手段を有し、電力供給手段は電磁誘導加熱手段への供給電力を検知する電力検知手段を有し、前記供給電力が所定以下を検知したときに、定着不良が発生しやすい条件と判断することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置では、さらに、前記定着部材は、スポンジ材料からなる弾性体上に、少なくとも、非磁性材料から成る発熱層と、その上に表層としての離型層を積層していることを特徴とする。
本発明の画像形成装置では、定着不良が発生しやすい条件と判断した場合、通常の加圧力より高めることで、ニップ幅を広くし、より定着安定性が高い状態を一時的に形成して定着不良を回避することができる。
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
以下、本発明の画像形成装置として、電子写真方式のプリンタの一実施形態について説明する。
まず、本発明に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図１の画像形成装置１は、トナー像形成手段たるプロセスユニット２として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す）用の４つのプロセスユニット２を備えている。これらは、画像を形成するために異なる色のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。
Ｙトナー像を生成するためのプロセスユニット２を例にすると、これは図２に示すように、感光体２０と現像装置５０とを有している。これら感光体２０と現像装置５０は一体的に画像形成装置１本体に対して着脱可能となっている。
まず、本発明に係るプリンタの基本的な構成について説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
図１の画像形成装置１は、トナー像形成手段たるプロセスユニット２として、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す）用の４つのプロセスユニット２を備えている。これらは、画像を形成するために異なる色のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。
Ｙトナー像を生成するためのプロセスユニット２を例にすると、これは図２に示すように、感光体２０と現像装置５０とを有している。これら感光体２０と現像装置５０は一体的に画像形成装置１本体に対して着脱可能となっている。
図２は、作像手段たるプロセスユニットの概略を示す図である。
プロセスユニット２は、潜像担持体たるドラム状の感光体２０、感光体２０に付着した転写残トナー等を除去し回収する潜像担持体のクリーニング手段たるクリーニング装置４０、感光体２０の表面摩擦係数を所定の値にするための滑剤塗布ブラシ４３および滑剤（ステアリン酸亜鉛）を感光体２０上に均一に塗布するための滑剤塗布ブレード４４、感光体２０を均一に帯電するための帯電装置３０などを有している。帯電装置３０が備える帯電ローラ３１は、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動する感光体２０の表面を図示しない帯電バイアス印加手段からAＣ電圧にDＣ電圧を重畳した帯電バイアスを印加して一様に帯電させる。つづいて、画像信号に対応した図示しない露光装置８０から発せられるレーザ光によって露光走査されて静電潜像を形成する。
プロセスユニット２は、潜像担持体たるドラム状の感光体２０、感光体２０に付着した転写残トナー等を除去し回収する潜像担持体のクリーニング手段たるクリーニング装置４０、感光体２０の表面摩擦係数を所定の値にするための滑剤塗布ブラシ４３および滑剤（ステアリン酸亜鉛）を感光体２０上に均一に塗布するための滑剤塗布ブレード４４、感光体２０を均一に帯電するための帯電装置３０などを有している。帯電装置３０が備える帯電ローラ３１は、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動する感光体２０の表面を図示しない帯電バイアス印加手段からAＣ電圧にDＣ電圧を重畳した帯電バイアスを印加して一様に帯電させる。つづいて、画像信号に対応した図示しない露光装置８０から発せられるレーザ光によって露光走査されて静電潜像を形成する。
現像装置５０は、第二搬送スクリュー５３ａが配設された第一現像剤収容部５４ａと、第一搬送スクリュー５３ｂが配設された第二現像剤収容部５４ｂを有しており、第一現像剤収容部５４ａの下面には、透磁率センサからなるトナー濃度センサ５５が設置されており、磁性体であるキャリア粒子とトナーの混合比を透磁率から算出し、所定のトナー濃度になるように、トナーボトル７から図示しない補給装置によってトナーを補給している。第二搬送スクリュー５３ａは、図示しない駆動手段によって回転駆動され、第一現像剤収容部５４ａ内の現像剤を図面に直交する方向における奥側から手前側に搬送され、第一現像剤収容部５４ａと第二現像剤収容部５４ｂとの間の仕切り壁に設けられた図示しない連通口を経て、第二現像剤収容部５４ｂ内に進入する。第二現像剤収容部５４ｂ内の第二搬送スクリューは、図示しない駆動手段によって回転駆動されることで、現像剤を図中手前側から奥側に搬送される。第二搬送スクリューの上方には、現像スリーブ５１が第二搬送スクリュー５３ａと平行な姿勢で配設され、現像スリーブ５１は図中反時計回り方向に回転駆動される。現像スリーブ５１は非磁性材料（アルミ）パイプからなり、表面をサンドブラストで粗面化処理されている。現像スリーブ５１の内部には、図示しないマグネットが配設されており、第二搬送スクリュー５３ａによって搬送される現像剤の一部は、このマグネットの発する磁力によって現像スリーブ表面に汲み上げられる。そして、現像スリーブ５１と所定の間隙を保持するように配設されたドクターブレード５２によってその層厚が規制された後、感光体２０と対向する現像領域まで搬送され、図示しない現像バイアス印加手段から現像スリーブ５１に印加される現像バイアスによって、感光体２０上に形成された静電潜像にトナーを付着させ、トナー像を形成する。現像によってトナーを消費した現像剤は、現像スリーブ５１の回転に伴って第二搬送スクリュー５３ａ上に戻される。そして、図中奥端まで搬送されると、図示しない連通口を経て第一現像剤収容部５４ｂ内に戻る。
トナー濃度センサ５５による現像剤の透磁率の検知結果は、電圧信号として図示しない制御部に送られる。現像剤の透磁率は、現像剤のトナー濃度と相関を示すため、トナー濃度センサ５５はトナー濃度に応じた値の電圧を出力する。図示しない制御部は、ＲＡＭ等の情報記憶手段を備えており、この中にトナー濃度センサ５５からの出力電圧の目標値であるVrefを格納しており、トナー濃度センサ５５からの出力電圧値とVrefを比較し、図示しないトナー供給装置から比較結果に応じたトナー量を現像装置５０中の第一現像剤収容部５４ａの図中奥側からトナーを補給し、現像剤中のトナー濃度を所望の値に維持する。トナー濃度センサ５５とトナー供給装置による本制御は、各色個別に実施されている。
プロセスユニット２の図中下方には、露光装置８０が配設されている。潜像書き込み手段たる露光装置８０は、画像情報に基づいてレーザ光を各プロセスユニット２の感光体表面に照射する。これによって、感光体２０上に静電潜像を形成する。なお、露光装置８０は、光源たるレーザダイオードから発したレーザ光をモータによって回転駆動されるポリゴンミラーによって走査され、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。かかる構成の代えて、ＬＥＤアレイによる露光手段を採用することもできる。
プロセスユニット２の図中下方には、露光装置８０が配設されている。潜像書き込み手段たる露光装置８０は、画像情報に基づいてレーザ光を各プロセスユニット２の感光体表面に照射する。これによって、感光体２０上に静電潜像を形成する。なお、露光装置８０は、光源たるレーザダイオードから発したレーザ光をモータによって回転駆動されるポリゴンミラーによって走査され、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射するものである。かかる構成の代えて、ＬＥＤアレイによる露光手段を採用することもできる。
露光装置８０の下方には、第一給紙カセット９１ａ、第二給紙カセット９１ｂが鉛直方向に重なるように配設されている。これら給紙カセット９１内には、それぞれ、記録媒体たる記録紙が収容されており、一番上の記録紙には、第一給紙ローラ９２ａ、第二給紙ローラ９２ｂがそれぞれ当接している。図示しない駆動手段によって、所定のタイミングで給紙ローラ９２が反時計回りに回転駆動されると、記録紙が給紙カセット９１の図中右側方において鉛直方向に延在するように配設された給紙路に向けて排出される。給紙路には複数の搬送ローラ対が配設されており、給紙路に送られた記録紙は、これらの搬送ローラ９３によって上方に向けて搬送される。
給紙路には、レジストローラ９４が配設されている。レジストローラ９４の直前に記録紙を搬送ローラ９３から送られてくると、記録紙は一旦停止される。そして、中間転写ベルト７２上に形成されたトナー画像が二次転写ローラ７３との間に形成されるニップ部に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ９４を所定のタイミングで駆動し、記録紙を二次転写ニップ部に向けて送り出す。
給紙路には、レジストローラ９４が配設されている。レジストローラ９４の直前に記録紙を搬送ローラ９３から送られてくると、記録紙は一旦停止される。そして、中間転写ベルト７２上に形成されたトナー画像が二次転写ローラ７３との間に形成されるニップ部に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ９４を所定のタイミングで駆動し、記録紙を二次転写ニップ部に向けて送り出す。
各プロセスユニット２の図中上方には、表面無端移動体である中間転写ベルト７２を張架しながら図中反時計回りに無端移動せしめる転写装置７０が配設されている。転写手段たる転写装置７０は、中間転写ベルト７２の他、ベルトクリーニング装置７４、各色の感光体２０の対向する位置に配設された一次転写ローラ７１、外部からの駆動を受け中間転写ベルト７２を駆動せしめる駆動ローラ７５、ベルトテンションローラ７６等で構成されている。なお、駆動ローラ７５は、二次転写ローラ７３の対向ローラを兼ねている。
これらの駆動ローラ７５等に張架されながら、駆動ローラ７５の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動される。
一次転写ローラ７１は、中間転写ベルト７２を挟んで感光体２０に当接し、一次転写ローラ７１との間に形成されるニップ部を形成している。一次転写ローラ７１に感光体２０上に形成されたトナー画像のトナーとは逆極性の転写バイアスを印加することで、感光体２０上のトナー画像を中間転写ベルト７２上に転写する。各色のプロセスユニット２で形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト７２上に順次一次転写され、中間転写ベルト７２上にカラー画像を形成が形成される。
これらの駆動ローラ７５等に張架されながら、駆動ローラ７５の回転駆動によって図中反時計回りに無端移動される。
一次転写ローラ７１は、中間転写ベルト７２を挟んで感光体２０に当接し、一次転写ローラ７１との間に形成されるニップ部を形成している。一次転写ローラ７１に感光体２０上に形成されたトナー画像のトナーとは逆極性の転写バイアスを印加することで、感光体２０上のトナー画像を中間転写ベルト７２上に転写する。各色のプロセスユニット２で形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト７２上に順次一次転写され、中間転写ベルト７２上にカラー画像を形成が形成される。
中間転写ベルトの外側に、駆動ローラである二次転写対向ローラとベルトを挟んで対向する位置に、二次転写ローラは配設され、バネ荷重によって、二次転写対向ローラに所定の荷重で当接し、二次転写ニップが形成されている。
中間転写ベルト上に形成されたカラー画像は、中間転写ベルトの回転駆動によって二次転写ニップに移動され、同時に、レジストローラからトナー画像の二次転写ニップ進入と同期して記録紙を二次転写ニップに進入される。
トナー像は、二次転写ローラと二次転写対向ローラとの間に形成される二次転写電界とニップ圧によって、記録紙に二次転写される。二次転写の電界は、二次転写対向ローラにトナーと同極性の転写バイアスを印加し、二次転写ローラを接地することで形成している。
二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト上には、記録紙に転写されなかったトナーが僅かに残って付着している。これは、ベルトクリーニングユニットによってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニングユニットは、クリーニングブレードを中間転写ベルトの表面に当接させており、これによって、ベルト上の転写残トナーを掻きとって除去する。
中間転写ベルト上から除去された転写残トナーは、廃トナーボトルに収容され、廃棄される。
中間転写ベルト上に形成されたカラー画像は、中間転写ベルトの回転駆動によって二次転写ニップに移動され、同時に、レジストローラからトナー画像の二次転写ニップ進入と同期して記録紙を二次転写ニップに進入される。
トナー像は、二次転写ローラと二次転写対向ローラとの間に形成される二次転写電界とニップ圧によって、記録紙に二次転写される。二次転写の電界は、二次転写対向ローラにトナーと同極性の転写バイアスを印加し、二次転写ローラを接地することで形成している。
二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト上には、記録紙に転写されなかったトナーが僅かに残って付着している。これは、ベルトクリーニングユニットによってクリーニングされる。なお、ベルトクリーニングユニットは、クリーニングブレードを中間転写ベルトの表面に当接させており、これによって、ベルト上の転写残トナーを掻きとって除去する。
中間転写ベルト上から除去された転写残トナーは、廃トナーボトルに収容され、廃棄される。
二次転写ニップ部の上方には、定着装置１０が配設されている。この定着装置１０は、電磁誘導発熱層を内包する定着ローラ１１、定着ローラ１１と所定圧力で当接され、所定のニップ幅を形成する加圧ローラ１２、図示しない温度センサ等で構成されている。定着ローラ１１の図中左側に、定着ローラ１１内の電磁誘導発熱層を発熱させるための電磁誘導手段であるＩＨコイルユニット１３を有する。定着ローラ１１は、コイル１３２による電磁誘導で加熱される。定着ローラ１１等は図示しない駆動源によって加圧ローラ１２が時計方向に、定着ローラ１１は反時計方向に回転移動する。
二次転写ニップ部を通過した記録紙は、中間転写ベルト７２から分離した後、定着装置１０内に送られる。そして、定着装置１０の定着ニップ部に挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ローラ１１によって加熱され、同時に定着ニップ部で加圧されてトナー画像が記録紙上に定着せしめられる。
このようにして定着処理が施された記録紙は、排紙ローラ９５を経由して機外に排出され、プリンタ本体の上面に積載される。
転写ユニットの上方には、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナーを収容する各色のトナーボトル７が配設されている。トナーボトル７に収容された各色のトナーは、各色のプロセスユニット２の現像装置５０に適宜供給される。これらトナーボトル７は、画像形成装置１本体から脱着可能となっており、ボトル内のトナー残量がなくなると、トナーボトル７を交換できるかたちになっている。
二次転写ニップ部を通過した記録紙は、中間転写ベルト７２から分離した後、定着装置１０内に送られる。そして、定着装置１０の定着ニップ部に挟まれながら図中下側から上側に向けて搬送される過程で、定着ローラ１１によって加熱され、同時に定着ニップ部で加圧されてトナー画像が記録紙上に定着せしめられる。
このようにして定着処理が施された記録紙は、排紙ローラ９５を経由して機外に排出され、プリンタ本体の上面に積載される。
転写ユニットの上方には、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナーを収容する各色のトナーボトル７が配設されている。トナーボトル７に収容された各色のトナーは、各色のプロセスユニット２の現像装置５０に適宜供給される。これらトナーボトル７は、画像形成装置１本体から脱着可能となっており、ボトル内のトナー残量がなくなると、トナーボトル７を交換できるかたちになっている。
次に、定着装置の詳細な説明を行う。図３は、定着装置の主要な部材の構成を示す断面図である。図４は、定着ローラの内部の構成を示す断面図である。
定着装置の主要な構成部材としては、磁束発生手段としての電磁誘導加熱部（ＩＨコイル）１３、定着ローラ１１、加圧ローラ１２等があげられる。
ここで、発熱部材として機能する定着部材である定着ローラ１１は、ＳＵＳ３０４等の非磁性材料からなる芯金１１１、芯金の表面にローラ自体に弾性を与え、さらに、断熱部材として作用する耐熱性スポンジ弾性層１１２、発熱層１１３（第一非磁性材料からなる第一非磁性材層１１３ａと第二非磁性材料からなる第二非磁性材層１１３ｂで構成される）、酸化防止層１１４、表面離型層１１５が積層されている。
弾性層１１２は、シリコーンゴム発泡体等の弾性材料から成り、ローラ構成の殆どを占めている。この断熱作用によって、熱容量がそれ程大きくなく良好な定着画像を得ることができる。第一非磁性材料としては、非磁性材料としてのＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３１６（いずれも非磁性ステンレス）等を用いることができる。第二非磁性材料としては、非磁性材料としての銅（Ｃｕ）等を用いることができる。第二非磁性材料の体積抵抗率は１．７×１０−８Ω・ｍ程度となっていて、第一非磁性材料の体積抵抗率よりも小さくなっている。第二非磁性材料としては、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等を用いる。第一非磁性材料および第二非磁性材料からなる発熱層１１３は、誘導加熱部１３から発せられる磁束によって渦電流が発生し、電磁誘導加熱される。
酸化防止層１１４は、ニッケル（Ｎｉ）で形成され、その厚さは５μｍ以下になるように設定されている。酸化防止層１１４は、銅からなる第二非磁性材料の酸化を防止するためのものである。
最表層の離型層１１５は、ＰＦＡ等のフッ素化合物で形成され、その厚さは３０μｍになっている。離型層１１５はトナー像が直接的に接する定着ローラ１１表面のトナー離型性を高めるためのものである。このように、定着ローラ１１において互いに異なる材料からなる各層（芯金１１１、弾性層１１２、発熱層１１３、酸化防止層１１４、離型層１１５）は、それぞれの層厚が幅方向（記録媒体の搬送方向に直交する方向）にわたってほぼ一定になるように形成されている。したがって、定着ローラ１１の肉厚（各層の層厚の合計）も幅方向にわたってほぼ一定になる。このように定着ローラ１１における各層の層厚を幅方向に均一化することで、定着工程における各層の機能が幅方向にわたってそれぞれ均等に作用することになる。
加圧ローラ１２は、金属軸芯上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層が形成されたものである。加圧ローラ１２の弾性層は、肉厚が０．５〜２ｍｍで、アスカーＣ硬度が６０〜９０度となるように形成されている。加圧ローラ１２の表面もトナー離型性を高めるためにＰＦＡ等のフッ素化合物で形成されている。加圧ローラ１２は、定着ローラ１１に圧接しており、定着ローラ１１と加圧ローラ１２との間で接触しているニップ部（定着ニップ部）を形成して、トナー画像を定着するとともに記録媒体が搬送される。
また、この加圧ローラ１２には、軸芯の中央部に赤外線ランプ、ハロゲンランプ等の熱源を設けて、加圧ローラ１２を直接温度制御しても良い。これによって、定着装置１０の温度制御を容易にし、オフセット等の汚れの発生を抑えて高品位の画質を、短時間で得ることができる。
定着装置の主要な構成部材としては、磁束発生手段としての電磁誘導加熱部（ＩＨコイル）１３、定着ローラ１１、加圧ローラ１２等があげられる。
ここで、発熱部材として機能する定着部材である定着ローラ１１は、ＳＵＳ３０４等の非磁性材料からなる芯金１１１、芯金の表面にローラ自体に弾性を与え、さらに、断熱部材として作用する耐熱性スポンジ弾性層１１２、発熱層１１３（第一非磁性材料からなる第一非磁性材層１１３ａと第二非磁性材料からなる第二非磁性材層１１３ｂで構成される）、酸化防止層１１４、表面離型層１１５が積層されている。
弾性層１１２は、シリコーンゴム発泡体等の弾性材料から成り、ローラ構成の殆どを占めている。この断熱作用によって、熱容量がそれ程大きくなく良好な定着画像を得ることができる。第一非磁性材料としては、非磁性材料としてのＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３１６（いずれも非磁性ステンレス）等を用いることができる。第二非磁性材料としては、非磁性材料としての銅（Ｃｕ）等を用いることができる。第二非磁性材料の体積抵抗率は１．７×１０−８Ω・ｍ程度となっていて、第一非磁性材料の体積抵抗率よりも小さくなっている。第二非磁性材料としては、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等を用いる。第一非磁性材料および第二非磁性材料からなる発熱層１１３は、誘導加熱部１３から発せられる磁束によって渦電流が発生し、電磁誘導加熱される。
酸化防止層１１４は、ニッケル（Ｎｉ）で形成され、その厚さは５μｍ以下になるように設定されている。酸化防止層１１４は、銅からなる第二非磁性材料の酸化を防止するためのものである。
最表層の離型層１１５は、ＰＦＡ等のフッ素化合物で形成され、その厚さは３０μｍになっている。離型層１１５はトナー像が直接的に接する定着ローラ１１表面のトナー離型性を高めるためのものである。このように、定着ローラ１１において互いに異なる材料からなる各層（芯金１１１、弾性層１１２、発熱層１１３、酸化防止層１１４、離型層１１５）は、それぞれの層厚が幅方向（記録媒体の搬送方向に直交する方向）にわたってほぼ一定になるように形成されている。したがって、定着ローラ１１の肉厚（各層の層厚の合計）も幅方向にわたってほぼ一定になる。このように定着ローラ１１における各層の層厚を幅方向に均一化することで、定着工程における各層の機能が幅方向にわたってそれぞれ均等に作用することになる。
加圧ローラ１２は、金属軸芯上にフッ素ゴム、シリコーンゴム等の弾性層が形成されたものである。加圧ローラ１２の弾性層は、肉厚が０．５〜２ｍｍで、アスカーＣ硬度が６０〜９０度となるように形成されている。加圧ローラ１２の表面もトナー離型性を高めるためにＰＦＡ等のフッ素化合物で形成されている。加圧ローラ１２は、定着ローラ１１に圧接しており、定着ローラ１１と加圧ローラ１２との間で接触しているニップ部（定着ニップ部）を形成して、トナー画像を定着するとともに記録媒体が搬送される。
また、この加圧ローラ１２には、軸芯の中央部に赤外線ランプ、ハロゲンランプ等の熱源を設けて、加圧ローラ１２を直接温度制御しても良い。これによって、定着装置１０の温度制御を容易にし、オフセット等の汚れの発生を抑えて高品位の画質を、短時間で得ることができる。
定着ローラ１１は、弾性層１１２自体の弾性が発熱層１１３等の影響で、それ自体でのアスカーＣ硬度は測定が難しいが、定着ローラ１１全体としては加圧ローラ１２より弾性を有しており、定着ニップ部は、加圧ローラ１２より定着ローラ１１の方が変形量が大きくなっている。ニップ部の形状が加圧ローラ１２側に弧を画くことで、定着ニップから記録媒体が排出される際に、定着ローラ１１側ニップ出口の曲率が大きくなって紙分離性が高くなっている。
また、弾性層１１２上に薄層の電磁誘導加熱による発熱層１１３、その上に離型層１１５を積層した場合、定着ニップ部では発熱層１１３が変形していることになる。通常、定着ニップ幅の確保、定着ローラ１１からの紙分離性を確保するために、加圧ローラ１２側を高硬度に設定し、定着ニップ形状を加圧ローラ１２側に弧を画くように形成させる。つまり、定着ローラ１１側の変形量が大きくなり、定着ローラ１１の永久歪みや薄層である発熱層１１３の接着部に圧力がかかり、耐久劣化の懸念がある。定着装置１０の未使用時には定着加圧力を脱圧して永久歪みを抑制する手段をとることがあるが、通紙時も含めて必要以上の加圧力は極力さけるべきであり、定着不良が発生しやすい条件時のみ加圧力をかけることで耐久劣化も抑制できることになる。
誘導加熱部１３は、コイル部（励磁コイル）１３２、コア部（励磁コイルコア）１３１、コイルガイド１３３等で構成される。コイル部１３２は、定着ローラ１１の外周の一部を覆うように配設されたコイルガイド１３３上に細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向（図中紙面垂直方向）に延設したものである。コイルガイド１３３は耐熱性の高い樹脂材料等からなりコイル部１３２を保持する。コア部１３２は、フェライト等の強磁性体（比透磁率が１０００〜３０００程度）からなる。
図示は省略するが、定着ローラ１１と加圧ローラ１２の表面にはサーミスタが当接されている。サーミスタは熱応答性の高い感温素子であって定着ローラ１１および加圧ローラ１２表面の温度を検知する。そして、サーミスタによる検知結果に基いて誘導加熱部１３による加熱量を調整する。
また、図示しないが、本発明の画像形成装置に用いる定着装置１０としては、定着ベルトを張架する加熱ローラにコイル部１３２を備える誘導加熱部１３を配置して、定着ベルトを加熱して、トナー像を定着させるように用いてもよい。また、発熱回転体として、発熱可能な金属層を設ける定着ベルトを用いてもよい。
また、弾性層１１２上に薄層の電磁誘導加熱による発熱層１１３、その上に離型層１１５を積層した場合、定着ニップ部では発熱層１１３が変形していることになる。通常、定着ニップ幅の確保、定着ローラ１１からの紙分離性を確保するために、加圧ローラ１２側を高硬度に設定し、定着ニップ形状を加圧ローラ１２側に弧を画くように形成させる。つまり、定着ローラ１１側の変形量が大きくなり、定着ローラ１１の永久歪みや薄層である発熱層１１３の接着部に圧力がかかり、耐久劣化の懸念がある。定着装置１０の未使用時には定着加圧力を脱圧して永久歪みを抑制する手段をとることがあるが、通紙時も含めて必要以上の加圧力は極力さけるべきであり、定着不良が発生しやすい条件時のみ加圧力をかけることで耐久劣化も抑制できることになる。
誘導加熱部１３は、コイル部（励磁コイル）１３２、コア部（励磁コイルコア）１３１、コイルガイド１３３等で構成される。コイル部１３２は、定着ローラ１１の外周の一部を覆うように配設されたコイルガイド１３３上に細線を束ねたリッツ線を巻回して幅方向（図中紙面垂直方向）に延設したものである。コイルガイド１３３は耐熱性の高い樹脂材料等からなりコイル部１３２を保持する。コア部１３２は、フェライト等の強磁性体（比透磁率が１０００〜３０００程度）からなる。
図示は省略するが、定着ローラ１１と加圧ローラ１２の表面にはサーミスタが当接されている。サーミスタは熱応答性の高い感温素子であって定着ローラ１１および加圧ローラ１２表面の温度を検知する。そして、サーミスタによる検知結果に基いて誘導加熱部１３による加熱量を調整する。
また、図示しないが、本発明の画像形成装置に用いる定着装置１０としては、定着ベルトを張架する加熱ローラにコイル部１３２を備える誘導加熱部１３を配置して、定着ベルトを加熱して、トナー像を定着させるように用いてもよい。また、発熱回転体として、発熱可能な金属層を設ける定着ベルトを用いてもよい。
このように構成された定着装置は次のように動作する。
不図示の駆動モータによって、定着ローラ１１が図中時計方向に回転駆動されると、加圧ローラ１２も反時計方向に回転する。定着ローラ１１と加圧ローラ１２はギヤで連結されており、それぞれのローラに駆動力が伝達される。そして、定着部材としての定着ローラ１１は、誘導加熱部１３との対向位置で誘導加熱部１３から発生される磁束によって加熱される。詳しくは、不図示の電源部からコイル部１３２に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚ）の高周波交番電流を流すことで、定着ローラ１１の発熱層１１３に渦電流が生じて、発熱層１１３はその電気抵抗によってジュール熱が発生して誘導加熱される。こうして定着ローラ１１は自身の発熱層１１３の誘導加熱によって加熱される。ここでポイントとなるのは、定着ローラ１１表面付近で発熱し、弾性層は断熱作用を有するので、発生した熱エネルギーは熱損失を最小限に定着ローラ１１表面を加熱する。これによって、素早い昇温特性を得ることができる。その後、誘導加熱部１３によって加熱された定着ローラ１１表面は、加圧ローラ１２との当接部に達し、搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して溶融する。詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像を担持した記録媒体が、定着進入ガイド板に案内されながら定着ローラ１１と加圧ローラ１２との間に送入され、定着ローラ１１から受ける熱と加圧ローラ１２から受ける圧力とによってトナー像が記録媒体に定着されて、記録媒体は定着ローラ１１と加圧ローラ１２との間（定着ニップ部）から送出される。定着位置を通過した定着ローラ１１表面は、その後再び誘導加熱部１３との対向位置に達し、再加熱される。このような一連の動作が連続的に繰り返され、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。
不図示の駆動モータによって、定着ローラ１１が図中時計方向に回転駆動されると、加圧ローラ１２も反時計方向に回転する。定着ローラ１１と加圧ローラ１２はギヤで連結されており、それぞれのローラに駆動力が伝達される。そして、定着部材としての定着ローラ１１は、誘導加熱部１３との対向位置で誘導加熱部１３から発生される磁束によって加熱される。詳しくは、不図示の電源部からコイル部１３２に１０ｋＨｚ〜１ＭＨｚ（好ましくは２０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚ）の高周波交番電流を流すことで、定着ローラ１１の発熱層１１３に渦電流が生じて、発熱層１１３はその電気抵抗によってジュール熱が発生して誘導加熱される。こうして定着ローラ１１は自身の発熱層１１３の誘導加熱によって加熱される。ここでポイントとなるのは、定着ローラ１１表面付近で発熱し、弾性層は断熱作用を有するので、発生した熱エネルギーは熱損失を最小限に定着ローラ１１表面を加熱する。これによって、素早い昇温特性を得ることができる。その後、誘導加熱部１３によって加熱された定着ローラ１１表面は、加圧ローラ１２との当接部に達し、搬送される記録媒体上のトナー像を加熱して溶融する。詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー像を担持した記録媒体が、定着進入ガイド板に案内されながら定着ローラ１１と加圧ローラ１２との間に送入され、定着ローラ１１から受ける熱と加圧ローラ１２から受ける圧力とによってトナー像が記録媒体に定着されて、記録媒体は定着ローラ１１と加圧ローラ１２との間（定着ニップ部）から送出される。定着位置を通過した定着ローラ１１表面は、その後再び誘導加熱部１３との対向位置に達し、再加熱される。このような一連の動作が連続的に繰り返され、画像形成プロセスにおける定着工程が完了する。
次に定着ローラ１１に対する加圧ローラ１２の加圧制御機構について説明する。
図５は、定着ローラに加圧ローラを押圧する加圧制御機構を示す図である。なお、図５には、加圧制御機構の一例を示しており、本発明はこの実施形態は限定されない。
本発明の画像形成装置１は、（ａ）に示すように、定着ローラ１１と加圧ローラ１２との当接圧を可変する加圧制御手段１８を備える。この加圧制御手段１８は、アーム１５、加圧制御用カム１６、加圧バネ１７とを有している。加圧ローラ１２は軸の両端部がベアリングで回転自在に支持されると共に、アーム１５を介して加圧バネ１７のバネ圧によって定着ローラ１１に圧接されている。このときの定着ニップ幅は、８〜１０ｍｍ程度である。
バネ圧は、回転によって加圧制御用カム１６によって加圧状態、脱圧状態を得ることができる。さらに、カム１６のカム形状によって、加圧力、つまりは、定着ニップ幅を少なくとも複数の加圧力になるように、制御可能としている。カム１６は、図示しないステッピング゛モータで回転し、（ｂ）に示すように、ポジション０ないし３のいずれかの所定位置で停止させることで加圧力を変えることができ、したがって、カム１６のポジションの位置で加圧力制御する。加圧バネ１７とカム１６およびアーム１５から成る加圧制御機構１８は加圧ローラ１２の両端部に設けられ、両端のカム１６は同位相で回転し、シャフトで連結されてステッピング゛モータからの駆動を同時に得ている。
また、回転する軸により支持された圧力切換手段を所定量だけ回転させ、加圧レバーに対向当接する側面を切り換えることで、定着ローラ１１に対する加圧ローラ１２の加圧力
を無段階で切り換え可能にすることができる。多くのポジションを設けることで、より精度の高い定着制御を可能にすることができる。
図５は、定着ローラに加圧ローラを押圧する加圧制御機構を示す図である。なお、図５には、加圧制御機構の一例を示しており、本発明はこの実施形態は限定されない。
本発明の画像形成装置１は、（ａ）に示すように、定着ローラ１１と加圧ローラ１２との当接圧を可変する加圧制御手段１８を備える。この加圧制御手段１８は、アーム１５、加圧制御用カム１６、加圧バネ１７とを有している。加圧ローラ１２は軸の両端部がベアリングで回転自在に支持されると共に、アーム１５を介して加圧バネ１７のバネ圧によって定着ローラ１１に圧接されている。このときの定着ニップ幅は、８〜１０ｍｍ程度である。
バネ圧は、回転によって加圧制御用カム１６によって加圧状態、脱圧状態を得ることができる。さらに、カム１６のカム形状によって、加圧力、つまりは、定着ニップ幅を少なくとも複数の加圧力になるように、制御可能としている。カム１６は、図示しないステッピング゛モータで回転し、（ｂ）に示すように、ポジション０ないし３のいずれかの所定位置で停止させることで加圧力を変えることができ、したがって、カム１６のポジションの位置で加圧力制御する。加圧バネ１７とカム１６およびアーム１５から成る加圧制御機構１８は加圧ローラ１２の両端部に設けられ、両端のカム１６は同位相で回転し、シャフトで連結されてステッピング゛モータからの駆動を同時に得ている。
また、回転する軸により支持された圧力切換手段を所定量だけ回転させ、加圧レバーに対向当接する側面を切り換えることで、定着ローラ１１に対する加圧ローラ１２の加圧力
を無段階で切り換え可能にすることができる。多くのポジションを設けることで、より精度の高い定着制御を可能にすることができる。
また、本発明の画像形成装置１では、印刷ジョブを受けたときから印刷許可があるまでの間で、定着ローラ１１、加圧ローラ１２、環境温度から構成される群から選択される少なくとも１つから定着不良が発生しやすい条件にあるか判断する。ここで、印刷ジョブとは、プリント、コピー等のために印刷される画像条件を設定をし、画像形成動作を開始することを画像形成装置１本体に入力したことをいい、画像形成装置が画像形成動作を開始したことをいうものではない。印刷許可とは、画像形成装置１本体が、画像形成動作が可能な状態にあることをいう。画像形成動作の開始とは、プリント等のために画像を形成するための帯電工程、露光工程、現像工程、定着工程等の一連の動作を開始することをいう。また、印刷ジョブを受けた状態が、メインスイッチを入れた最初の印刷ジョブであるか、例えば朝一のその日室温から最初のジョブであるか、さらに、連続した印刷ジョブが続き、既に、定着装置１０がある程度暖まっている状態であるか考慮しない。
すなわち、従来の画像形成装置１では、印刷ジョブの入力後に、定着装置１０における定着ローラ１１、加圧ローラ１２等の温度が、記録媒体上のトナー像を所定の強度で固着できる定着不良が発生しない条件に達したと判断されたときに、画像形成動作を開始する。しかし、本発明の画像形成装置１では、印刷ジョブを受けたときから印刷許可があるまでの間で、定着ローラ１１、加圧ローラ１２、画像形成装置１が置かれている環境温度を検知する温度センサ４から構成される群から選択される少なくとも１つが、定着不良が発生しやすい条件にあるか判断する。さらに、このような状態にあるときでも、本発明の画像形成装置１では画像形成動作を開始する。単に、例えば、定着ローラ１１等の到達温度に係わらず画像形成を行うと、定着不良となることがある。そこで、本発明の画像形成装置１では、定着不良が発生しやすい条件下と判断した場合であっても画像形成動作を開始し、そのときに、定着装置１０を記録媒体が通紙するときに、加圧力を標準の加圧力より高くする。
すなわち、従来の画像形成装置１では、印刷ジョブの入力後に、定着装置１０における定着ローラ１１、加圧ローラ１２等の温度が、記録媒体上のトナー像を所定の強度で固着できる定着不良が発生しない条件に達したと判断されたときに、画像形成動作を開始する。しかし、本発明の画像形成装置１では、印刷ジョブを受けたときから印刷許可があるまでの間で、定着ローラ１１、加圧ローラ１２、画像形成装置１が置かれている環境温度を検知する温度センサ４から構成される群から選択される少なくとも１つが、定着不良が発生しやすい条件にあるか判断する。さらに、このような状態にあるときでも、本発明の画像形成装置１では画像形成動作を開始する。単に、例えば、定着ローラ１１等の到達温度に係わらず画像形成を行うと、定着不良となることがある。そこで、本発明の画像形成装置１では、定着不良が発生しやすい条件下と判断した場合であっても画像形成動作を開始し、そのときに、定着装置１０を記録媒体が通紙するときに、加圧力を標準の加圧力より高くする。
ここで、本発明の画像形成装置の制御を示す一つの実施形態を示す。図６は、本発明の画像形成装置の制御を示す一つのフロー図である。
印刷ジョブを開始した後に（ステップＳ１）、定着ローラ１１等の加熱を開始する（ステップＳ２）。その後、図６では、定着ローラ１１の温度が、予め定めた所望の温度に到達しているか判断する（ステップＳ３）。図６では、定着ローラ１１の所望の温度として１８０℃に設定している。定着ローラ１１が、１８０℃に達している場合は、次に、加圧ローラ１２の温度が所望の温度に達しているかを判断する（ステップＳ４）。この場合の所望の温度は、６０℃である。定着ローラ１１と加圧ローラ１２とが所望の温度に達している場合は、定着不良は発生しやすい条件下ではないことから、加圧制御機構１８では、カム１６のポジション１の標準の位置にして（ステップＳ５）、画像形成動作を開始する（ステップＳ６）。この加圧力を加える時期は、加圧力を加えると判断したときから記録紙等が定着ニップ部に入るまでの間であれば良く、時期は特に限定されない。このような条件下での定着装置１０における定着ローラ１１に加える加圧ローラ１２の加圧力を標準のものとする。
しかし、本発明の画像形成装置１では、定着ローラ１１等が所望の温度に達していない場合でも（ステップＳ３）、さらに、所望の時間に達しているか判断する（ステップＳ７）。ここでは、定着ローラ１１を用いて説明する。これが、加圧ローラ１２、環境温度の判断が先であっても同様の処理が可能である。この場合、所望の時間に達している場合は、他の条件を判断することなく、画像形成動作を開始する。また、この場合に、定着ローラ１１が所定の温度に達していなくとも、少なくとも、所定の時間をかけて加熱しており、画像形成動作開始後の用紙の通過までに温度が上積みされることを考慮して、さらに、この場合、定着装置１０の条件を変更しつつ、画像形成動作を開始する。定着装置１０の条件とは、定着ニップ部における定着ニップ幅、加圧力を一例として示している。一方、所望の時間に達していない場合は、定着ローラ１１の温度を、再度判断する（ステップＳ３）。なお、この所定時間の判断する工程は、定着ローラ１２の判断した後、環境温度を判断した後、供給電力を判断した後に、さらに、設けても良い。
印刷ジョブを開始した後に（ステップＳ１）、定着ローラ１１等の加熱を開始する（ステップＳ２）。その後、図６では、定着ローラ１１の温度が、予め定めた所望の温度に到達しているか判断する（ステップＳ３）。図６では、定着ローラ１１の所望の温度として１８０℃に設定している。定着ローラ１１が、１８０℃に達している場合は、次に、加圧ローラ１２の温度が所望の温度に達しているかを判断する（ステップＳ４）。この場合の所望の温度は、６０℃である。定着ローラ１１と加圧ローラ１２とが所望の温度に達している場合は、定着不良は発生しやすい条件下ではないことから、加圧制御機構１８では、カム１６のポジション１の標準の位置にして（ステップＳ５）、画像形成動作を開始する（ステップＳ６）。この加圧力を加える時期は、加圧力を加えると判断したときから記録紙等が定着ニップ部に入るまでの間であれば良く、時期は特に限定されない。このような条件下での定着装置１０における定着ローラ１１に加える加圧ローラ１２の加圧力を標準のものとする。
しかし、本発明の画像形成装置１では、定着ローラ１１等が所望の温度に達していない場合でも（ステップＳ３）、さらに、所望の時間に達しているか判断する（ステップＳ７）。ここでは、定着ローラ１１を用いて説明する。これが、加圧ローラ１２、環境温度の判断が先であっても同様の処理が可能である。この場合、所望の時間に達している場合は、他の条件を判断することなく、画像形成動作を開始する。また、この場合に、定着ローラ１１が所定の温度に達していなくとも、少なくとも、所定の時間をかけて加熱しており、画像形成動作開始後の用紙の通過までに温度が上積みされることを考慮して、さらに、この場合、定着装置１０の条件を変更しつつ、画像形成動作を開始する。定着装置１０の条件とは、定着ニップ部における定着ニップ幅、加圧力を一例として示している。一方、所望の時間に達していない場合は、定着ローラ１１の温度を、再度判断する（ステップＳ３）。なお、この所定時間の判断する工程は、定着ローラ１２の判断した後、環境温度を判断した後、供給電力を判断した後に、さらに、設けても良い。
この場合、このポジション１における加圧力を標準状態の加圧力としている。この画像形成動作の開始によって、記録紙等の通紙が標準の加圧力の下で行われる。通紙後は、標準の加圧力のままにしておくか、加圧力を加えない状態にする。定着ローラ１１と加圧ローラ１２との間に圧力を加えないことで、定着ローラ１１の変形を防ぐことができ、長期にわたって定着装置１０の使用が可能になる。すなわち、定着不良が発生しやすい条件と判断した場合、標準の加圧力より高めることで、定着ニップ部の幅を広くし、より定着安定性が高い状態を一時的に形成して定着不良を回避する。一方、定着不良が発生しずらい条件においては、標準の加圧力、定着ニップ幅の条件とすることで、不要な定着ローラ１１への応力を最小限に抑制して、定着ローラ１１の寿命劣化を抑制する。加圧力が常に高い（ニップ幅が常に広い）と定着ローラ１１および加圧ローラ１２の変形量が大きくなるため、非駆動時には各部材に形状の癖がついてしまうほか、駆動時も変形量が大きいため、部材劣化（弾性体１１２の弾性劣化や発熱層１１３の接着部分の破損）が促進される。定着時間の立ち上げ時間は、定着不良が発生しやすい条件で昇温時間を不要に延長することなく、通常の判断に従うため、常に安定した立ち上げ時間を実現できることになる。実際には、環境温度が低い場合や電源電圧が低いときに定着不良が発生しやすくなるが、必要なニップ幅を一時的に確保することで、これらの外乱の影響を排除可能となる。
この加圧力は、印刷ジョブが終了したあとで、加圧力を加えない状態に戻す。戻す時期は、印刷ジョブの終了後であるが、特に、これに限定するものではなく、記録紙が定着ニップ部を出た直後でも良い。しかし、例えば、印刷ジョブが連続していて、記録紙間の時間が短いときには、連続した印刷ジョブの後であっても良い。逆に、印刷ジョブの間が、加圧力を変更する動作に要する時間より長いときには、加圧力を開放して、加圧力を加えない状態に戻してもよい。
この加圧力は、印刷ジョブが終了したあとで、加圧力を加えない状態に戻す。戻す時期は、印刷ジョブの終了後であるが、特に、これに限定するものではなく、記録紙が定着ニップ部を出た直後でも良い。しかし、例えば、印刷ジョブが連続していて、記録紙間の時間が短いときには、連続した印刷ジョブの後であっても良い。逆に、印刷ジョブの間が、加圧力を変更する動作に要する時間より長いときには、加圧力を開放して、加圧力を加えない状態に戻してもよい。
次に、加圧ローラ１２の温度が所望の温度に達しているかを判断し（ステップＳ４）、さらに、達していない場合は環境温度を温度センサ４で判断する（ステップＳ８）。この場合の所望の温度は、１７℃である。定着ローラ１１は所望の温度に達していないことから、さらに、環境温度が所定の温度以下の場合は（ステップＳ８）、次に、画像形成装置１に供給されている電力を判断する（ステップＳ９）。電力が予め定めた所望の電力の９２％以下であれば、定着不良が発生しやすい条件であり、その場合に、最も加圧力を大きくするために、カム１６の位置をポジション３にして（ステップＳ１０）、画像形成動作を開始する（ステップＳ１１）。この加圧力を加える時期は、加圧力を加えると判断したときから記録紙等が定着ニップ部に入るまでの間であれば良く、時期は特に限定されない。
また、この場合、電力が予め定めた所望の電力の９２％を越えている場合であれば、定着不良が発生しやすい条件でありながら、所望の電力の９２％以下の場合よりは定着に対して好ましい方向であり、この場合はカム１６の位置をポジション２にして（ステップＳ１２）、画像形成動作を開始する（ステップＳ１３）。
環境温度を直接知ることで、定着不良が発生しやすい条件であることを予測することができる。低温時は、低温環境でも定着不良が発生しない条件まで定着ローラ１１を所定温度まで上昇させるのが通常であるが、その分お待ち時間が発生してしまう。しかし、本発明では、通紙時に加圧力を標準より高くして、加圧力、定着のニップ幅を増加させることによって、定着不良を回避できる。
さらに、電磁誘導加熱定着方式（以下、単に「ＩＨ」と記載する。）のでは、ＩＨコイルへの供給電力が低い場合には、所定の定着昇温速度を得られなくなり、定着工程の完了が遅くなる。さらに、通紙時においても、供給電力が低いと熱量不足になって定着温度の落ち込みが大きくなり、定着不良につながる可能性がある。このような条件を検知することで、定着の加圧力を高くして、定着ニップ幅を増大することで定着性を維持することが可能になる。通常は、電力が低い場合は、昇温時間を延長して定着への蓄熱量を確保するのに対して、条件判断で加圧力を高くすることで、昇温時間を不要に延長させずに定着性を確保できる。
この画像形成動作の開始によって、記録紙等の通紙が標準の加圧力よりも高い加圧力の下で行われる。通紙後は、標準の加圧力に戻すか、加圧力を加えない状態にする。定着ローラ１１と加圧ローラ１２との間の圧力を低くすることで、または、圧力を加えないことで、定着ローラ１１の変形を防ぐことができ、長期にわたって定着装置１０の使用が可能になる。なお、圧力を加えない状態であっても、定着ニップ部は一定の幅で形成される。これは、定着ローラ１１等には弾性体１１２を有しており、さらに、定着ローラ１１と加圧ローラ１２との間の距離は、両者の半径の合計よりも小さい距離に設計されている。
また、環境温度が所定の温度を越えている場合は（ステップＳ８）、次に、画像形成装置１に供給されている電力を判断する（ステップＳ１４）。電力が予め定めた所望の電力の９２％を越えていれば、定着不良が発生しやすい条件でありながら、標準に近い定着条件であることから、この場合はカム１６の位置をポジション１にして（ステップＳ１５）、画像形成動作を開始する（ステップＳ１６）。また、この場合、電力が予め定めた所望の電力の９２％以内の場合であれば、定着不良が発生しやすい条件でありながら、カム１６のポジションがポジション３とポジション１との間で良いことから、この場合はカム１６の位置をポジション２にして（ステップＳ１２）、画像形成動作を開始する（ステップＳ１３）。この場合も、通紙後は、標準の加圧力に戻すか、加圧力を加えない状態にする。
また、この場合、電力が予め定めた所望の電力の９２％を越えている場合であれば、定着不良が発生しやすい条件でありながら、所望の電力の９２％以下の場合よりは定着に対して好ましい方向であり、この場合はカム１６の位置をポジション２にして（ステップＳ１２）、画像形成動作を開始する（ステップＳ１３）。
環境温度を直接知ることで、定着不良が発生しやすい条件であることを予測することができる。低温時は、低温環境でも定着不良が発生しない条件まで定着ローラ１１を所定温度まで上昇させるのが通常であるが、その分お待ち時間が発生してしまう。しかし、本発明では、通紙時に加圧力を標準より高くして、加圧力、定着のニップ幅を増加させることによって、定着不良を回避できる。
さらに、電磁誘導加熱定着方式（以下、単に「ＩＨ」と記載する。）のでは、ＩＨコイルへの供給電力が低い場合には、所定の定着昇温速度を得られなくなり、定着工程の完了が遅くなる。さらに、通紙時においても、供給電力が低いと熱量不足になって定着温度の落ち込みが大きくなり、定着不良につながる可能性がある。このような条件を検知することで、定着の加圧力を高くして、定着ニップ幅を増大することで定着性を維持することが可能になる。通常は、電力が低い場合は、昇温時間を延長して定着への蓄熱量を確保するのに対して、条件判断で加圧力を高くすることで、昇温時間を不要に延長させずに定着性を確保できる。
この画像形成動作の開始によって、記録紙等の通紙が標準の加圧力よりも高い加圧力の下で行われる。通紙後は、標準の加圧力に戻すか、加圧力を加えない状態にする。定着ローラ１１と加圧ローラ１２との間の圧力を低くすることで、または、圧力を加えないことで、定着ローラ１１の変形を防ぐことができ、長期にわたって定着装置１０の使用が可能になる。なお、圧力を加えない状態であっても、定着ニップ部は一定の幅で形成される。これは、定着ローラ１１等には弾性体１１２を有しており、さらに、定着ローラ１１と加圧ローラ１２との間の距離は、両者の半径の合計よりも小さい距離に設計されている。
また、環境温度が所定の温度を越えている場合は（ステップＳ８）、次に、画像形成装置１に供給されている電力を判断する（ステップＳ１４）。電力が予め定めた所望の電力の９２％を越えていれば、定着不良が発生しやすい条件でありながら、標準に近い定着条件であることから、この場合はカム１６の位置をポジション１にして（ステップＳ１５）、画像形成動作を開始する（ステップＳ１６）。また、この場合、電力が予め定めた所望の電力の９２％以内の場合であれば、定着不良が発生しやすい条件でありながら、カム１６のポジションがポジション３とポジション１との間で良いことから、この場合はカム１６の位置をポジション２にして（ステップＳ１２）、画像形成動作を開始する（ステップＳ１３）。この場合も、通紙後は、標準の加圧力に戻すか、加圧力を加えない状態にする。
したがって、定着不良が発生しやすい条件下と判断し、画像形成動作の中で記録媒体の通紙時に、加圧制御手段１８によって加圧力を標準より高くして画像形成動作を行う。さらに、定着ローラ１１の芯金１１１、発熱層１１３は金属製であり高温に保持したまま変形していると、クリープ変形等によって変形の形状が残留したり、また、加圧力を除いても元の形状に戻らなくなってしまう。そこで、画像形成動作の中で記録媒体の通紙後に加圧力を標準より低くする。そのために、カム１６の位置をポジション０にして、加圧力を小さくする。ただし、加熱ローラ１１と加圧ローラ１２とは、離間しないようにしておき、加熱ローラ１１の弾性体１１２を変形させる程度にすることで、加圧力を小さくして定着ニップ部を形成する位置に配置する。これによって、定着ローラ１１の芯金１１１、発熱層１１３の変形を抑えて長期渡って安定して使用できるようにする。
また、ここでは、画像形成動作を開始する最初の検知する温度を定着ローラ１１としたが、本発明では、加圧ローラ１２であっても良い。加圧ローラ１２と定着ローラ１１とは定着ニップを形成するように当接しており、最初に加圧ローラ１２の温度を検知して、画像形成動作の開始を決定しても、定着ローラ１１も所望の温度近くに達していることは容易に予測可能であり、さらに、その他の条件を考慮して定着装置１０の加圧力を制御することで、定着不良のない、高品位の定着画像を得ることができる。
また、本発明では、画像形成動作を開始する最初の検知する温度を環境温度であっても良い。環境温度は、画像形成装置１内に設けられた温度センサ４から外気温度を検知する。外気気温が非常に低くい場合は、定着ローラ１１等を加熱しても、所望の温度になるまでに時間が必要となる。しかし、通常の使用基準ではこのような外気温度は低くなっていることを考慮することなく、通常の温度をもって制御することが多い。このために、通常の温度であれば、加熱時間によって定着ローラ１１等の到達温度を予測することは容易であり、さらに、その他の条件を考慮して定着装置１０の加圧力を制御することで、定着不良のない、高品位の定着画像を得ることができる。
また、ここでは、画像形成動作を開始する最初の検知する温度を定着ローラ１１としたが、本発明では、加圧ローラ１２であっても良い。加圧ローラ１２と定着ローラ１１とは定着ニップを形成するように当接しており、最初に加圧ローラ１２の温度を検知して、画像形成動作の開始を決定しても、定着ローラ１１も所望の温度近くに達していることは容易に予測可能であり、さらに、その他の条件を考慮して定着装置１０の加圧力を制御することで、定着不良のない、高品位の定着画像を得ることができる。
また、本発明では、画像形成動作を開始する最初の検知する温度を環境温度であっても良い。環境温度は、画像形成装置１内に設けられた温度センサ４から外気温度を検知する。外気気温が非常に低くい場合は、定着ローラ１１等を加熱しても、所望の温度になるまでに時間が必要となる。しかし、通常の使用基準ではこのような外気温度は低くなっていることを考慮することなく、通常の温度をもって制御することが多い。このために、通常の温度であれば、加熱時間によって定着ローラ１１等の到達温度を予測することは容易であり、さらに、その他の条件を考慮して定着装置１０の加圧力を制御することで、定着不良のない、高品位の定着画像を得ることができる。
本発明の画像形成装置を、実施例で更に具体的に説明する。
画像形成装置は、Imagio MPＣ４５００（リコー社製）を改造し、印刷速度はフルカラー出力で４０枚／分（Ａ４横送り）で、プロセス速度は２０５mm／sである。
図７は、本発明の実施例の制御を示す一つのフロー図である。
主電源をオンしてから、定着ローラの加熱が開始され、定着ローラの温度が１８０℃に到達したときに、主電源オン時（または、画像形成装置がスリープ状態）からの復帰を完了し、印刷可能状態としている。そのまま、画像形成装置が画像形成動作を開始しない場合は、定着ローラの過熱を停止し、加圧ローラ内に内包したハロゲンヒータをオンした状態で待機する。さらに、そのまま装置に画像形成動作を開始しない場合は、１分後にハロゲンヒータをオフし、装置自体がスリープモードに移行する（少エネモード）。
印刷ジョブが入力されると、定着ローラの過熱を開始し、定着ローラ温度が１８０℃に到達し、加圧ローラ温度が６０℃以上の条件で、画像形成動作を開始する。普通紙を印刷する場合の定着ローラの温度設定は１６０℃としており、通紙することによって、通紙開始時の定着ローラ温度１８０℃から記録媒体に熱を奪われることで定着ローラ温度が低下し、１６０℃程度の温度を維持するように定着ローラを加熱制御しながら通紙を行う。
画像形成装置は、Imagio MPＣ４５００（リコー社製）を改造し、印刷速度はフルカラー出力で４０枚／分（Ａ４横送り）で、プロセス速度は２０５mm／sである。
図７は、本発明の実施例の制御を示す一つのフロー図である。
主電源をオンしてから、定着ローラの加熱が開始され、定着ローラの温度が１８０℃に到達したときに、主電源オン時（または、画像形成装置がスリープ状態）からの復帰を完了し、印刷可能状態としている。そのまま、画像形成装置が画像形成動作を開始しない場合は、定着ローラの過熱を停止し、加圧ローラ内に内包したハロゲンヒータをオンした状態で待機する。さらに、そのまま装置に画像形成動作を開始しない場合は、１分後にハロゲンヒータをオフし、装置自体がスリープモードに移行する（少エネモード）。
印刷ジョブが入力されると、定着ローラの過熱を開始し、定着ローラ温度が１８０℃に到達し、加圧ローラ温度が６０℃以上の条件で、画像形成動作を開始する。普通紙を印刷する場合の定着ローラの温度設定は１６０℃としており、通紙することによって、通紙開始時の定着ローラ温度１８０℃から記録媒体に熱を奪われることで定着ローラ温度が低下し、１６０℃程度の温度を維持するように定着ローラを加熱制御しながら通紙を行う。
このとき、室温が１７℃より高い状態、あるいは、ＩＨインバータの電力が９２%より高い状態においては、定着不良が発生する危険性は少なく、通常の温度制御で定着制御している。室温が１７℃より低い状態、あるいは、電力が９２%以下である場合は、定着装置が冷却した状態（コールドスタート）では、定着ローラ温度が所定の目標温度に上昇した後でも定着装置自体の蓄熱量が不足しいるために、オフセット等の定着不良が発生しやすくなる。そこで、通常では、室温が１７℃以下、或いは、電力が９２%以下の条件を検知した場合には、定着ローラ温度が所定温度に到達した後に、定着装置自体に蓄熱させるために、通紙許可を出さずに、定着ローラが１８０℃を維持した状態で定着装置を空回転させ、定着装置に蓄熱する。この動作が入ることで、コールドオフセットを未然に防ぐことができるが、お待ち時間が増えてしまう。条件にもよるが、室温が１７℃以下で約１０秒の空回しが必要になる。なお、空回しをしない場合は、画像形成装置は２５秒でウォームアップを完了できるので、空回しが入ることで、３５秒程度にウォームアップタイムが延長されてしまう。冬場の朝一においては、毎朝このような空回しが発生してしまう可能性がある。
本実施例では、この空回転時間を加圧制御によって回避することができる。
まず、画像形成装置の電源をオンした後に、加圧制御カムをポジション１（印刷の標準状態）にセットし、定着ローラの加熱を開始し、定着ローラの目標加熱温度まで昇温していく。画像形成装置内に設けられた温度センサから外気温度を検知し、さらに、ＩＨインバータでの電力検知を行う。定着ローラ温度が１８０℃に到達した時点で、定着装置が昇温完了し、印刷準備ができたことを画像形成装置本体に知らせる。先に検知した環境温度が１７℃より高く、また、ＩＨインバータ電力が９２%より高い場合には、加圧制御カムはポジション１のままとし、印刷ジョブが入力されたら即時画像形成動作を開始し、印刷を行う。その後、印刷ジョブがない場合は、１分後に加圧制御カムをポジション０にして定着ニップ圧を解除する（脱圧）。印刷時に、環境温度が１７℃以下、または、ＩＨインバータ電力が９２%以下のどちらか一方を検知した場合は、印刷ジョブが入力されたら、加圧制御カムをポジション２に制御し、そのまま画像形成動作を行う。
画像形成時に、環境温度が１７℃以下、かつ、ＩＨインバータ電力が９２%の両方を検知した場合、加圧制御カムをポジション３に制御し、そのまま印刷を行う。
このときに、加圧制御カム位置とニップ幅の関係は、次の通りである。
加圧制御カム位置と定着ニップ状態（定着ニップ幅）との関係は、ポジション０で脱圧状態であり、定着ニップ幅は０〜５．０ｍｍの範囲にあり、ポジション１で、定着ニップ幅は８．５〜９．５mmの範囲にあり、ポジション２で、定着ニップ幅は９．５〜１０．５mmの範囲にあり、ポジション３で、定着ニップ幅は１０．５〜１１．５mmの範囲にある。以上のように、定着不良の発生しやすい条件、つまり、環境温度が低い、或いは、ＩＨインバータへの入力電力が低い状態において、加圧制御によって定着ニップ幅を可変することで、従来のように蓄熱のための空回し動作を必要とせず、定着性を確保することが可能になる。
まず、画像形成装置の電源をオンした後に、加圧制御カムをポジション１（印刷の標準状態）にセットし、定着ローラの加熱を開始し、定着ローラの目標加熱温度まで昇温していく。画像形成装置内に設けられた温度センサから外気温度を検知し、さらに、ＩＨインバータでの電力検知を行う。定着ローラ温度が１８０℃に到達した時点で、定着装置が昇温完了し、印刷準備ができたことを画像形成装置本体に知らせる。先に検知した環境温度が１７℃より高く、また、ＩＨインバータ電力が９２%より高い場合には、加圧制御カムはポジション１のままとし、印刷ジョブが入力されたら即時画像形成動作を開始し、印刷を行う。その後、印刷ジョブがない場合は、１分後に加圧制御カムをポジション０にして定着ニップ圧を解除する（脱圧）。印刷時に、環境温度が１７℃以下、または、ＩＨインバータ電力が９２%以下のどちらか一方を検知した場合は、印刷ジョブが入力されたら、加圧制御カムをポジション２に制御し、そのまま画像形成動作を行う。
画像形成時に、環境温度が１７℃以下、かつ、ＩＨインバータ電力が９２%の両方を検知した場合、加圧制御カムをポジション３に制御し、そのまま印刷を行う。
このときに、加圧制御カム位置とニップ幅の関係は、次の通りである。
加圧制御カム位置と定着ニップ状態（定着ニップ幅）との関係は、ポジション０で脱圧状態であり、定着ニップ幅は０〜５．０ｍｍの範囲にあり、ポジション１で、定着ニップ幅は８．５〜９．５mmの範囲にあり、ポジション２で、定着ニップ幅は９．５〜１０．５mmの範囲にあり、ポジション３で、定着ニップ幅は１０．５〜１１．５mmの範囲にある。以上のように、定着不良の発生しやすい条件、つまり、環境温度が低い、或いは、ＩＨインバータへの入力電力が低い状態において、加圧制御によって定着ニップ幅を可変することで、従来のように蓄熱のための空回し動作を必要とせず、定着性を確保することが可能になる。
定着不良は、朝一の定着装置を、冷却状態から印刷ジョブに入ったときに、発生しやすい。定着装置の使用によって、定着装置自体が暖まり、蓄熱した状態、つまりは、加圧ローラが十分に暖まった状態であれば、加圧制御によって定着ニップ幅を制御しなくてもよい場合がある。連続的に装置を使用している状態においては、加圧ローラの温度は高い状態であるので、加圧ローラ温度検知によって、加圧制御をさらに調整することができる。
具体的には、加圧ローラ温度が６０℃以上である場合は、加圧制御を次の通り制御する。
つまり、外部条件として環境条件Ａが、環境温度≦１７℃の時には、定着ニップ状態（ニップ幅）をポジション１（標準位置）とし、また、外部条件として環境条件Ｂが、ＩＨインバータ電力≦９２%の時には、定着ニップ状態（ニップ幅）をポジション１（標準位置）とする。もし、環境条件が上記Ａかつ上記Ｂのときには、ポジション２して定着する。
以上のように、環境温度、ＩＨインバータ電力、加圧ローラ温度を検知して、最適な定着ニップ状態を形成する加圧力に制御することで、蓄熱動作のようなお待ち時間を発生させることなく、通常の印刷立ち上げ時間内で画像形成動作を開始することが可能となる。
具体的には、加圧ローラ温度が６０℃以上である場合は、加圧制御を次の通り制御する。
つまり、外部条件として環境条件Ａが、環境温度≦１７℃の時には、定着ニップ状態（ニップ幅）をポジション１（標準位置）とし、また、外部条件として環境条件Ｂが、ＩＨインバータ電力≦９２%の時には、定着ニップ状態（ニップ幅）をポジション１（標準位置）とする。もし、環境条件が上記Ａかつ上記Ｂのときには、ポジション２して定着する。
以上のように、環境温度、ＩＨインバータ電力、加圧ローラ温度を検知して、最適な定着ニップ状態を形成する加圧力に制御することで、蓄熱動作のようなお待ち時間を発生させることなく、通常の印刷立ち上げ時間内で画像形成動作を開始することが可能となる。
１ 画像形成装置
２ プロセスユニット
３ 付着量センサ
４ 温度センサ
７ トナーボトル
８ 廃トナーボトル
１０ 定着装置
１１ 定着ローラ
１１１ 芯金
１１２ 弾性層
１１３ 発熱層
１１３ａ 第一非磁性材層
１１３ｂ 第二非磁性材層
１１４ 酸化防止層
１１５ 表層
１２ 加圧ローラ
１２１ ハロゲンヒータ
１３ 電磁誘導加熱部
１３１ コア部
１３２ コイル部
１３３ コイルガイド部
１５ アーム
１６ 加圧制御用カム
１７ 加圧バネ
１８ 加圧制御機構
２０ 感光体
３０ 帯電装置
３１ 帯電ローラ
３２ 帯電ローラクリーナ
４０ クリーニング装置
４１ クリーニングブレード
４２ スクリュー
４３ 潤滑剤塗布ブラシ
４４ 潤滑剤塗布ブレード
４５ 潤滑剤
５０ 現像装置
５１ 現像スリーブ
５２ ドクターブレード
５３ スクリュー
５３ａ 第二搬送スクリュー
５３ｂ 第一搬送スクリュー
５４ 現像剤収納部
５４ａ 第二現像剤収容部
５４ｂ 第一現像剤収容部
５５ トナー濃度センサ
７０ 転写装置
７１ 一次転写ローラ
７２ 転写ベルト
７３ 二次転写ローラ
７４ ベルトクリーニング装置
７５ ベルト駆動ローラ
７６ テンションローラ
８０ 露光装置
９１ 給紙カセット
９２ 給紙ローラ
９３ 搬送ローラ対
９４ レジストローラ
９５ 排紙ローラ
２ プロセスユニット
３ 付着量センサ
４ 温度センサ
７ トナーボトル
８ 廃トナーボトル
１０ 定着装置
１１ 定着ローラ
１１１ 芯金
１１２ 弾性層
１１３ 発熱層
１１３ａ 第一非磁性材層
１１３ｂ 第二非磁性材層
１１４ 酸化防止層
１１５ 表層
１２ 加圧ローラ
１２１ ハロゲンヒータ
１３ 電磁誘導加熱部
１３１ コア部
１３２ コイル部
１３３ コイルガイド部
１５ アーム
１６ 加圧制御用カム
１７ 加圧バネ
１８ 加圧制御機構
２０ 感光体
３０ 帯電装置
３１ 帯電ローラ
３２ 帯電ローラクリーナ
４０ クリーニング装置
４１ クリーニングブレード
４２ スクリュー
４３ 潤滑剤塗布ブラシ
４４ 潤滑剤塗布ブレード
４５ 潤滑剤
５０ 現像装置
５１ 現像スリーブ
５２ ドクターブレード
５３ スクリュー
５３ａ 第二搬送スクリュー
５３ｂ 第一搬送スクリュー
５４ 現像剤収納部
５４ａ 第二現像剤収容部
５４ｂ 第一現像剤収容部
５５ トナー濃度センサ
７０ 転写装置
７１ 一次転写ローラ
７２ 転写ベルト
７３ 二次転写ローラ
７４ ベルトクリーニング装置
７５ ベルト駆動ローラ
７６ テンションローラ
８０ 露光装置
９１ 給紙カセット
９２ 給紙ローラ
９３ 搬送ローラ対
９４ レジストローラ
９５ 排紙ローラ
Claims (7)
- 記録媒体上の未定着画像を定着する定着部材と、定着部材と対向当接して所定の加圧力で定着ニップ部を形成する加圧部材とを有する定着装置と、
定着部材と加圧部材の当接圧を可変する加圧制御手段と、
定着部材と加圧部材の表面温度を測定する定着温度検知手段と、
環境温度を測定する環境温度検知手段とを備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、前記加圧制御手段が複数段階の加圧力を設定可能で、かつ、
印刷ジョブを受けたときから印刷許可があるまでの間で、定着部材、加圧部材、環境温度から構成される群から選択される少なくとも１つから定着不良が発生しやすい条件下と判断した時に、
記録媒体の通紙時に、加圧制御手段によって加圧力を標準の加圧力より高くする
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、記録媒体の通紙後に、加圧制御手段によって加圧力を標準の加圧力にする又は標準の加圧力より低くする
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、定着部材および加圧部材の表面温度を検知して画像形成動作の開始する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、定着部材と加圧部材とが定着良好な条件と判断されたときの加圧力を標準とする
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記画像形成装置は、さらに、印刷ジョブ動作開始後に所定時間で画像形成動作を開始する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、
前記定着装置は、定着部材を加熱する加熱手段と、加熱手段に電力を供給する電力供給手段と、電力を供給する供給電力を検知する電力検知手段とを有し、
前記電力検知手段が、所定以下の電力を検知したときに、
電磁誘導加熱手段に電力を供給する電力供給手段を有し、
電力供給手段は電磁誘導加熱手段への供給電力を検知する電力検知手段を有し、
前記供給電力が所定以下を検知したときに、定着不良が発生しやすい条件と判断する
ことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項６に記載の画像形成装置において、
前記定着部材は、
スポンジ材料からなる弾性体上に、少なくとも、非磁性材料から成る発熱層と、
その上に表層としての離型層を積層している
ことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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