JP2010054594A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】両面モードを備えた画像形成装置において、静電オフセット及び高温オフセットを適切に抑制する。
【解決手段】画像形成装置の制御部は、第１面の定着プロセスを実行するステップ（Ｓ１０１０〜Ｓ１０５０）と、両面モードであると（Ｓ１０６０にてＹＥＳ）、使用環境情報（温度及び湿度）を取得して（Ｓ１０８０）、第２面に転写するときのローラ温度を第１面に転写するときのローラ温度よりも高く、かつ、環境温度が高いと環境温度が低いときよりも第２面に転写するときのローラ温度を低く、環境湿度が低いと環境湿度が高いときよりも第２面に転写するときのローラ温度が高くなるように決定するステップ（Ｓ１０９０）と、第２面の定着プロセスを実行するステップ（Ｓ１１００〜Ｓ１１４０）とを含むプログラムを実行する。
【選択図】図３

Description

本発明は、トナー像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ機又はこれらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置に関し、特に、記録紙の両面にトナー像を形成する定着技術に関する。

トナー像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ機又はこれらのうち２以上を組み合わせた複合機等の画像形成装置では、通常、露光プロセスにて感光体のような像担持体上に静電潜像を形成し、現像プロセスにて静電潜像を現像して可視トナー像を形成し、転写プロセスにて可視トナー像を記録紙等の記録媒体に転写し、或いは一旦中間転写ベルト等の中間転写体に１次転写し中間転写体から記録媒体に２次転写し、定着プロセスにてこのように記録媒体に転写されたトナー像を記録媒体（以下、記録紙と記載する）に定着させることができる。

定着プロセスにおいて、記録紙上に形成された未定着トナー像を定着して永久画像にする必要があり、その定着法として加熱定着法が広く用いられている。加熱定着法においては、一般的に、記録紙上の未定着トナー像が接する側の加熱ローラと、その加熱ローラとの間に記録紙を挟んで搬送する加圧ローラとを備え、加熱ローラを所定の温度に制御することにより、それらのローラの間を通過した記録紙上に定着トナー像が形成される。

また、電子写真方式の画像形成装置において、記録紙の節約等のために記録紙の表裏両面に定着トナー像を形成することも広く用いられている。このような記録紙の両面に画像形成を行なう場合を含めて画像形成装置における定着装置では、加熱ローラにトナーが付着する、所謂オフセットを防止する必要がある。このオフセットには、加熱ローラがトナーと逆極性に帯電すると未定着トナーが加熱ローラに転位する静電オフセットや、加熱ローラによりトナーが過度に加熱されて粘性が下がり未定着トナーが加熱ローラに転位する高温オフセットや、加熱ローラによる加熱が不足して、トナーと紙との界面まで熱が十分に伝わらずトナーと紙との間の接着力が不足して、加熱ローラにトナーが転位する低温オフセット等がある。記録紙の両面に画像形成を行なう画像形成装置において、このようなオフセットを抑制する技術が多数開発されている。

例えば、特開平８−１７１３０４号公報は、トナー像が接する加熱ローラ側にはオフセット防止用の特別の設備を付加することなくオフセットが防止された、記録紙両面に定着トナー像を形成するのに適した定着装置を開示する。この定着装置は、像形成体上に潜像を形成し潜像を現像することにより像形成体上にトナー像を形成しトナー像を記録紙上に転写して定着する定着プロセスを１枚の記録紙について２回繰り返すことにより記録紙両面に定着トナー像を形成する画像形成装置における、記録紙上に転写された未定着トナー像を定着する定着装置において、記録紙上の未定着トナー像が接する側に配備された加熱ローラと、加熱ローラとの間に記録紙を挟んで搬送する加圧ローラと、加熱ローラを加熱する第１の加熱手段と、加圧ローラを加熱する第２の加熱手段と、定着トナー像が形成されていない記録紙上に未定着トナー像を転写して定着する第１面（以下、ある記録紙の表面が第１面であって同じ記録紙の裏面を第２面とする）の定着プロセスでは、加熱ローラが所定の第１の温度に保持されるように第１の加熱手段を制御するとともに加圧ローラが所定の第２の温度に保持されるように第２の加熱手段を制御し、片面に定着トナー像が形成された記録紙のもう一方の面に未定着トナー像を転写して定着する第２面の定着プロセスでは、加熱ローラが第１の温度よりも高温の第３の温度に保持されるように第１の加熱手段を制御するとともに加圧ローラが第２の温度よりも低温の第４の温度に保持されるように第２の加熱手段を制御するローラ温度制御手段とを備えたことを特徴とする。

この定着装置によると、第１面の定着プロセスでは、加熱ローラおよび加圧ローラは、例えば記録紙片面にのみ画像を形成する場合と同様に、それぞれ第１の温度および第２の温度に保持されて定着が行なわれ、これにより、記録紙の片面に、通常の状態に完全に定着されたトナー像が形成される。また第２面の定着プロセスでは、加熱ローラは、第１面の第１の温度よりも高温の第３の温度に保持され、したがって片面に既に定着トナー像が形成され実質的に厚さが厚くなった記録紙であっても、その記録紙上の未定着トナー像が完全に定着される。またこの第２面の定着プロセスでは、加圧ローラは第１面の第２の温度よりも低温の第４の温度に保持されるため、その加圧ローラに接する、第１面の定着プロセスで形成された定着トナー像を再び溶融させることなく第２面の定着を行なうことができ、加圧ローラへ溶融トナーが付着するオフセットが防止される。したがって加圧ローラ側に加熱ローラ側と同様なオフセット対策用の設備を施す必要がない。また、第２面の定着プロセスにおいて加圧ローラに接する定着トナー像は再度溶融することが防止されることから、画像の乱れも防止される。

特開平８−１７１３０４号公報

記録紙の第１面に画像形成した後に第２面に画像を形成する場合には、第１面の定着プロセスにおいて記録紙の水分が減少して乾燥していることや第１面に形成された画像のために通紙抵抗が高くなっていることから、加熱ローラ及び加圧ローラが帯電されやすくなる。加熱ローラ又は加圧ローラが帯電すると静電オフセットが発生しやすくなる。この対策として、第２面の定着プロセスにおいて加熱ローラの温度を第１面の定着プロセスよりも高く設定して、加熱ローラに転位しようとする未定着トナーをより高温で溶融することが行なわれる。特許文献１の定着装置においても、第２面の定着プロセスでの加熱ローラは、第１面の第１の温度よりも高温の第３の温度に保持されている。

しかしながら、特許文献１に開示された定着装置のように、第２面の定着プロセスにおける加熱ローラの温度を第１面の定着プロセスにおける温度より単に高めるのでは、高温オフセットが発生するおそれがある。すなわち、第２面の加熱ローラの温度を第１面の加熱ローラの温度よりも上昇させると静電オフセットの発生を抑制できたとしても高温オフセットが発生するおそれがある。また、静電オフセットは、静電気に起因するものであるので画像形成装置の使用環境（温度や湿度）に影響を受けやすい。このため、静電オフセット対策として特許文献１に開示された技術を適用しても、使用環境によっては、静電オフセットを抑制できなかったり、高温オフセットを発生させてしまったりするおそれがある。

そこで本発明は、記録媒体の第１面に形成すべき画像に相当する第１面トナー像を形成して記録媒体の第１面に転写し、定着装置で定着し、記録媒体の第２面に形成すべき画像に相当する第２面トナー像を形成して、両面ユニットで両面の向きを逆にした記録媒体の第２面に転写し、定着装置で定着することができる画像形成装置であって、静電オフセット及び高温オフセットを適切に抑制しつつ第２面トナー像の記録紙第２面への定着処理を良好に行なえる画像形成装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため本発明は次の画像形成装置を提供する。
記録媒体の第１面に形成すべき画像に相当する第１面トナー像を形成して記録媒体の第１面に転写し、定着装置で定着し、記録媒体の第２面に形成すべき画像に相当する第２面トナー像を形成して、両面ユニットで両面の向きを逆にした記録媒体の第２面に転写し、定着装置で定着することができる画像形成装置であって、
前記画像形成装置の使用環境の温度及び湿度を検出する検出部と、
前記定着装置において未定着トナーが接するローラの温度を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、前記検出部で検出された使用環境の温度及び湿度に基づいて、前記第２面トナー像を前記第２面に転写するときの前記ローラの温度を決定する画像形成装置。

ここで、第２面トナー像を記録紙の第２面に転写するときのローラ温度についてさらに言えば、第２面トナー像のローラへの静電オフセット及び高温オフセットを抑制する温度に設定するのである。この画像形成装置によると、画像形成装置の使用環境の温度及び湿度が検出されて、この温度及び湿度に基づいて、第２面トナー像を前記第２面に転写するときのローラの温度が決定される。このように画像形成装置の使用環境の温度及び湿度に基づいて前記第２面に転写するときのローラの温度を決定すると、使用環境の温度に影響されやすい高温オフセット及び使用環境の湿度に影響されやすい静電オフセットを適切に抑制することができる。

また、前記制御部は、前記検出部で検出された使用環境の温度及び湿度に基づいて、前記第２面に転写するときのローラの温度を、前記第１面に転写するときのローラの温度よりも高くなるように、決定するように構成できる。

このようにすると、使用環境の温度及び湿度に基づいて、第２面トナー像を前記第２面に転写するときのローラの温度が、第１面に転写するときのローラの温度よりも高く決定される。第２面に転写するときのローラの温度を、第１面に転写するときのローラの温度よりも高く決定すると、静電オフセットが発生しやすくなる場合にローラに転位した未定着トナーをより高温で溶融することができ、静電オフセットを抑制できる。このとき、使用環境の温度に基づいて、第２面トナー像を前記第２面に転写するときのローラの温度を決定するので、ローラの温度が高くなり過ぎて高温オフセットが発生することを抑制できる。その結果、高温オフセット及び静電オフセットを適切に抑制することができる。

さらに、前記制御部は、前記検出部で検出された使用環境の温度が予め定めた参照温度より高いと、前記第２面に転写するときのローラの温度を、使用環境の温度が前記参照温度以下のときよりも低くなるように決定するように構成できる。

このようにすると、使用環境の温度が高いと高温オフセットが発生しやすくなるので、前記第２面に転写するときのローラの温度を、高温オフセットが発生しにくくローラ温度を高く設定できる使用環境の温度が低いときよりも、低くなるように決定する。このため、使用環境が高温の場合の高温オフセットを良好に抑制できる。なお、ここでの「予め定めた参照温度」は高温オフセット抑制を考慮して実験等により予め定めておくことができる。

さらに、前記制御部は、前記検出部で検出された使用環境の湿度が予め定めた参照湿度より低いと、前記第２面に転写するときのローラの温度を、使用環境の湿度が前記参照湿度以上のときよりも高くなるように決定するように構成できる。

このようにすると、使用環境の湿度が低いと静電オフセットが発生しやすくなるので、前記第２面に転写するときのローラの温度を、静電オフセットが発生しにくくローラ温度を低く設定できる使用環境の湿度が高いときよりも、高くなるように決定する。このため、使用環境が低湿の場合の静電オフセットを良好に抑制できる。なお、ここでの「予め定めた参照湿度」は静電オフセット抑制を考慮して実験等により予め定めておくことができる。

以上説明したように本発明によると、記録媒体の第１面に形成すべき画像に相当する第１面トナー像を形成して記録媒体の第１面に転写し、定着装置で定着し、記録媒体の第２面に形成すべき画像に相当する第２面トナー像を形成して、両面ユニットで両面の向きを逆にした記録媒体の第２面に転写し、定着装置で定着することができる画像形成装置であって、静電オフセット及び高温オフセットを適切に抑制しつつ第２面トナー像の記録紙第２面への定着処理を良好に行なえる画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

以下に、本発明の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。
［画像形成装置の全体構成］
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置１０を示している。図１の画像形成装置１０は、所謂４サイクル型のカラー画像形成装置である。なお、以下の説明では記録媒体は記録紙として、画像形成装置１０はフルカラー複写機として説明する。図１の画像形成装置１０は、記録紙の両面に画像を形成することが可能である。本発明は、これ以外にもタンデム型のフルカラー画像形成装置であっても、モノクロ画像形成装置であっても、記録紙の両面に画像を形成するものであれば、以下に示すような、画像形成装置の使用環境に応じて第２面の定着プロセスにおける加熱ローラの温度を第１面の定着プロセスよりも高くする定着装置を適用できる。

画像形成装置１０は、ドラム型感光体１（以下感光体１）を備えており、その周囲に帯電器２、現像装置４、中間転写ベルト６及びクリーニング装置５がこの順序で配置されている。帯電器２と現像装置４の間から感光体１へ画像露光を行なう画像露光装置３が設けられており、その下方に記録紙供給部９が設けられている。

感光体１は感光体駆動モータ（図示省略）により図中時計方向に回転駆動される。帯電器２には出力可変の帯電用電源（図示省略）から所定のタイミングで感光体帯電電圧が印加される。

現像装置４は現像器ラック４０にブラック現像器４Ｋ、シアン現像器４Ｃ、マゼンタ現像器４Ｍ及びイエロー現像器４Ｙを搭載したものである。現像器ラック４０はステッピングモータを含む図示省略の駆動部により図中反時計方向まわりに回転駆動可能である。現像器は９０度の等中心角度間隔で、ラック回転方向に現像器４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙの順序で現像器ラック４０に搭載されている。

ブラック現像器４ＫにはブラックトナーカートリッジＫＣが、シアン現像器４ＣにはシアントナーカートリッジＣＣが、マゼンタ現像器４ＭにはマゼンタトナーカートリッジＭＣが、イエロー現像器４ＹにはイエロートナーカートリッジＹＣがそれぞれ交換可能に搭載されている。各現像器には感光体１上の静電潜像を現像するための現像ローラ（トナー担持体ローラ）４１が搭載されている。各現像ローラ４１は表層部が弾性を有するものである。

各現像器は、現像ローラ４１のほか、ローラヘトナーを供給するトナー供給ローラ、トナー供給ローラから供給されるトナーの現像ローラ４１上での層厚を規制するトナー規制ブレード等も含んでいる。各現像器は負帯電性トナーを用いて感光体１上の静電潜像を反転現像できる。

各現像器は現像器ラック４０を回動させることで感光体１上の静電潜像を現像ローラ４１で現像する現像位置に配置することができる。現像位置に配置された現像ローラ４１は感光体１表面に臨み、出力可変の現像バイアス電源（図示省略）から現像バイアス印加が可能となる。また、現像位置に配置された現像ローラ４１は現像ローラ駆動モータ（図示省略）により図上反時計方向に回転駆動可能となる。さらに、図示省略の電源から、トナー供給ローラヘトナー供給バイアスを印加できるようになり、トナー規制ブレードに規制バイアスを印加できるようになる。

中間転写ベルト６は駆動ローラ６１、これに対向する従動対向ローラ６２、感光体１に対向配置された１次転写ローラ６３、１次転写ローラ６３と共同して中間転写ベルト６を感光体１に当接させるローラ６４からなるローラ群に巻き掛けられている。

１次転写ローラ６３には図示省略の１次転写電源から１次転写電圧を印加できる。駆動ローラ６１を図示省略の転写ベルト駆動モータにより図中反時計方向まわりに回転駆動することで中間転写ベルト６を反時計方向回りに回転させることができる。

中間転写ベルト６の駆動ローラ６１に巻き掛けられた部分に対して２次転写ローラ７が配置されている。２次転写ローラ７は所定のタイミングで中間転写ベルト６に対し接離される。２次転写ローラ７には図示省略の２次転写電源から２次転写電圧を印加できる。

中間転写ベルト６の従動対向ローラ６２に巻き掛けられた部分に対して紙粉等（２次転写残トナーを含む）を除去清掃するクリーニング装置６５が配置されている。このクリーニング装置６５には、中間転写ベルト６の紙粉等を除去するクリーニングブレードが設けられている。

２次転写ローラ７の上方には定着装置８が、さらにその下流側には記録紙排出ローラ対Ｒ３及び記録紙排出トレイＴが順次設けられている。詳しくは後述するが、定着装置８は、記録紙Ｓ上の未定着トナー像が接する側の加熱ローラ８１と、その加熱ローラ８１との間に記録紙Ｓを挟んで搬送する加圧ローラ８２とを備える。

２次転写ローラ７の下方にはタイミングローラ対Ｒ２及び記録紙収容部９からの記録紙Ｓをタイミングローラ対Ｒ２へ案内する案内ローラ対Ｒｌが配置されている。

さらに、この画像形成装置１０には、両面画像形成のための記録紙搬送通路１００を備えている。この記録紙搬送通路１００には、記録紙搬送ローラ対１０１、１０２、１０３が配置されている。この記録紙搬送通路１００は、記録紙Ｓの両面に画像形成するとき使用されるもので、タイミングローラ対Ｒ２から２次転写領域を経て定着装置８へ至る記録紙搬送路の背後に延在しており、出口はタイミングローラ対Ｒ２から２次転写領域を経て定着装置８へ至る記録紙搬送路に続いている。

以上説明した画像形成装置１０によると、図１では図示省略の制御部の指示のもとに４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ及び４Ｙの現像器のうち１又は２以上を用いて記録紙Ｓ上にトナー画像を形成することができる。４つの現像器を用いてフルカラー画像を形成する例を以下に説明する。

先ず、図示省略のラック駆動部により現像器ラック４０を回動させてイエロー現像器４Ｙをその現像ローラ４１が感光体１に当接する現像位置に配置するとともに、感光体１を図中時計方向に回転させ、中間転写ベルト５も回転させる。この段階では２次転写ローラ７は中間転写ベルト６から離反させておく。

回転する感光体１の表面を帯電用電源から帯電用電圧が印加された帯電器２で一様に所定電位に帯電させ、その帯電域に画像露光装置３から折り返し反射ミラー３１、３２を経てイエロー画像のための画像露光を施してイエロー静電潜像を形成し、潜像を現像器４Ｙで現像してイエロートナー像を形成する。このイエロートナー像を１次転写電圧が印加された１次転写ローラ６３により中間転写ベルト６上に１次転写する。

さらに、イエロートナー像の形成の場合と同様にして、マゼンタ現像器４Ｍを現像位置に配置して感光体１上にマゼンタトナー像を形成し、これを中間転写ベルト６上に転写し、次いでシアン現像器４Ｃを現像位置に配置して感光体１上にシアントナー像を形成し、これを中間転写ベルト６上に転写し、次いでブラック現像器４Ｋを現像位置に配置して感光体１上にブラックトナー像を形成し、これを中間転写ベルト６上に転写する。各色トナー像の感光体１への形成及び中間転写ベルト６への１次転写はこれらトナー像が重ねて中間転写ベルト６上に転写されるタイミングで行なう。

一方、記録紙Ｓを記録紙供給部９から供給ローラ９１により引き出してタイミングローラ対Ｒ２へ向け供給し、記録紙先端がタイミングローラ対Ｒ２の出口側にある図示省略のタイミングセンサに検出されると、タイミングローラ対Ｒ２を停止させ、記録紙Ｓをそこで待機させておく。

そして、中間転写ベルト６上の多重トナー像が中間転写ベルト６の回転により２次転写ローラ７へ到達するに先立ってローラ７１を中間転写ベルト６へ接触させ、多重トナー像が２次転写領域に到達するタイミングで記録紙Ｓもタンミングローラ対Ｒ２で２次転写領域へ送り込む。

かくして記録紙Ｓに多重トナー像が２次転写される。多重トナー像が転写された記録紙Ｓは定着装置８でそのトナー像が定着され、記録紙排出ローラ対Ｒ３にて排出トレイＴに排出される。かくしてフルカラー画像が形成された記録紙Ｓを得ることができる。

感光体１上の１次転写残トナー等はクリーニング装置５により除去清掃され、中間転写ベルト６上の紙粉等（２次転写残トナーを含む）はクリーニング装置６５により除去清掃される。

この画像形成装置１０において、両面モードが選択されると、上述したように、片面（第１面）にトナー像が定着されて定着装置８から出てくる記録紙Ｓが記録紙排出ローラ対Ｒ３により一旦排紙トレイＴの方へ搬送され、記録紙Ｓ全体が定着装置８から排出された後、記録紙排出ローラ対Ｒ３が制御部の指示のもとに逆転駆動される。かくして、記録紙Ｓは記録紙搬送通路１００に搬入され、そこの記録紙搬送ローラ対１０１、１０２、１０３によりタイミングローラ対Ｒ２へ導かれる。このとき、記録紙Ｓの第２面が中間転写ベルト６に向けられるようにしてタイミングローラ対Ｒ２へ導かれる。

一方、上述と同様にして、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの画像形成部のうち１又は２以上により中間転写ベルト６上に第２面トナー像が形成され、タイミングローラ対Ｒ２は、その第２面トナー像と同期をとって記録紙Ｓを２次転写ローラ７と中間転写ベルト６との間に搬入する。かくして、記録紙Ｓは、その第２面に第２面のトナー像が転写され、引き続き定着装置８に通されてトナー像が定着され、その後は、再び正転駆動されている記録紙排出ローラ対Ｒ３によりトレイＴに排出される。

本実施の形態に係る画像形成装置１０においては、両面モードが選択されているときに、第２面の加熱ローラ８１の温度を、この画像形成装置１０の使用環境（温度、湿度）に応じて変更して、オフセットを抑制する定着装置８を備える。以下、この定着装置８について詳しく説明する。

［定着装置の構成］
図２に、本実施の形態に係る画像形成装置１０の定着装置８の構成及び制御ブロックを示す。なお、図２に示す制御ブロックは、この画像形成装置１０の制御ブロックの中の両面モード時の定着装置８の制御に関する部分のみを示している。

図２に示すように、定着装置８は、記録紙Ｓ上の未定着トナーが接する側の加熱ローラ８１と、その加熱ローラ８１との間に記録紙Ｓを挟んで搬送する加圧ローラ８２とで構成される定着ローラ対を備える。

加熱ローラ８１は金属製の芯金８１Ｂの表面に表層８１Ａが設けられ、弾性材から形成された弾性層を有さない、所謂ハードローラである、このようなハードローラは、鏡像力（加熱ローラ表面にトナーを強く付着させる力）により、静電オフセットが発生しやすいという特徴を備える。加熱ローラ８１は電気ヒータ８３を内蔵している。電気ヒータ８３へは、ヒータ電源ユニット８８から電力が供給される。さらに、加熱ローラ８１の表面近傍であって記録紙Ｓの入口側には、加熱ローラ８１の表面温度（以下、単に加熱ローラ８１の温度と記載する場合がある）を検出する温度センサ（サーミスタ）８４が設けられている。

加圧ローラ８２は、金属製の芯金８２Ｂの表面に、例えば耐熱性、離型性のある弾性層８２Ｃを形成したものであり、弾性層８２Ｃの表面に表層８２Ａが設けられている。弾性層８２Ｃはここではシリコンゴムからなっている。加圧ローラ８２は図示を省略した圧接バネを含む押圧装置により加熱ローラ８１に圧接されており、これにより加熱ローラ８１及び加圧ローラ８２に圧接ニップ部（定着ニップ部）が形成される。

加熱ローラ８１は図示を省略した伝動機構を介してこの定着装置８が搭載される画像形成装置１０中のモータから駆動力を受けることができ、それにより図中反時計方向に回転できる。加圧ローラ８２は加熱ローラ８１の回転に従動回転して図中時計方向に回転できる。なお、記録紙Ｓを検出することにより記録紙Ｓの定着完了を判定するための記録紙検出センサ８５が記録紙Ｓの出口側に設けられている。

画像形成装置１０の制御ブロックは、この画像形成装置１０の全体を制御する制御部８９と、制御部８９の入力ポート（図示せず）に接続された、加熱ローラ８１の温度を検出する温度センサ８４、記録紙Ｓの出口側に設けられた記録紙検出センサ８５、温湿度センサ８６及び操作パネル８７と、制御部８９の出力ポート（図示せず）に接続されたヒータ電源ユニット８８とを含む。さらに、制御部８９の入力ポートを介して、その他の信号が制御部８９に入力されるとともに、制御部８９の出力ポートを介してその他の信号が制御部８９から出力される。

温湿度センサ８６は、この画像形成装置１０の使用環境情報である、画像形成装置１０の周囲の温度及び湿度を検出して制御部８９に出力する。操作パネル８７は、例えばコピーモード（カラー／モノクロ、両面／片面、記録紙サイズ、記録紙種類等）を示す信号を制御部８９に出力する。制御部８９からヒータ電源ユニット８８への指令信号は、電気ヒータ８３への給電開始信号及び給電停止信号のいずれかである。なお、このヒータ電源ユニット８８は、給電開始信号を受信すると給電停止信号を受信するまで、電気ヒータ８３への給電を継続する。

なお、制御部８９は、メモリ等で構成された記憶部を備え、この記憶部は、後述する第２面の定着温度テーブルを記憶している。なお、定着温度は、ここでは加熱ローラ８１の温度で規定されるものとする。

［定着装置の制御フローチャート］
図３に示すフローチャートを参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１０の制御構造を説明する。なお、図３に示すフローチャートは、定着装置８の加熱ローラ８１の温度制御に関するサブルーチンプログラムの部分のみを示している。また、以下においては画像形成をコピー動作として説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する）１０００にて、制御部８９は、操作パネル８７から入力された信号に基づいて、コピー要求があるか否かを判定する。コピー要求があると判定されると（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、処理はＳ１０１０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１０００にてＮＯ）、処理はＳ１０００へ戻されて、コピー要求を検出するまで待つ。なお、Ｓ１０００にてＮＯの場合、この処理を終了させても構わない。

Ｓ１０１０にて、制御部８９は、第１面の定着温度α（例えば加熱ローラ８１の温度が１７０℃）を目標温度として温度制御を開始する。温度制御が開始されると、制御部８９はヒータ電源ユニット８８へ、温度センサ８４から入力される加熱ローラ８１の温度を示す信号が、温度αを越えるまでは電気ヒータ８３への給電開始信号を出力して、温度αを越えると電気ヒータ８３への給電停止信号を出力して、電気ヒータ８３をオンオフ制御する。なお、このオンオフ制御は、制御部８９で実行するのではなく、ヒータ電源ユニット８８と温度センサ８４とを接続して、制御部８９はヒータ電源ユニット８８へ目標温度を与え、温度センサ８４から入力される加熱ローラ８１の温度を示す信号に基づいて、ヒータ電源ユニット８８が電気ヒータ８３への電力供給をオンオフ制御するようにしても構わない。さらに、オンオフ制御に代えて、例えばＰＩ動作を含むフィードバック制御でも構わない。

Ｓ１０２０にて、制御部８９は、加熱ローラ８１の温度を検出する。Ｓ１０３０にて、制御部８９は、加熱ローラ８１の温度が温度αまで上昇したか否かを判定する。加熱ローラ８１の温度が温度αまで上昇したと判定されると（Ｓ１０３０にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１０３０にてＮＯ）、処理はＳ１０２０へ戻される。

Ｓ１０４０にて、制御部８９は、第１面のコピーを開始する。Ｓ１０５０にて、制御部８９は、第１面の定着が完了したか否かを判定する。このとき、制御部８９は、記録紙検出センサ８５からの信号に基づいて一旦記録紙Ｓを検出した後に記録紙Ｓを検出しなくなると、記録紙Ｓが定着装置８を通過して第１面の定着が完了したと判定する。第１面の定着が完了したと判定されると（Ｓ１０５０にてＹＥＳ）、処理はＳ１０６０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１０５０にてＮＯ）、処理はＳ１０５０へ戻されて、第１面の定着が完了したと判定されるまで待つ。

Ｓ１０６０にて、制御部８９は、操作パネル８７から入力された信号に基づいて、動作モードを検出する。Ｓ１０７０にて、制御部８９は、この画像形成装置１０の動作モードが両面モードである否かを判定する。動作モードが両面モードであると判定されると（Ｓ１０７０にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１０８０にてＮＯ）、処理はＳ１１５０へ移される。

Ｓ１０８０にて、制御部８９は、この画像形成装置１０の使用環境の情報（温度及び湿度）を、温湿度センサ８６から入力された信号に基づいて取得する。Ｓ１０９０にて、制御部８９は、第２面の定着温度βを決定する。このとき、制御部８９は、取得した画像形成装置１０の使用環境の情報（温度及び湿度）と、記憶部に記憶された第２面の定着温度テーブルとに基づいて、第２面の定着温度β（加熱ローラ８１の温度）を決定する。この第２面の定着温度テーブルの一例を以下の表に示す。

表に示すように、温度と湿度とを組み合わせた、Ｌ−Ｌ（低温低湿）環境、Ｈ−Ｈ（高温高湿）環境、Ｌ−Ｌ環境とＨ−Ｈ環境との間の環境であるＮ−Ｎ環境のそれぞれに対して、第２面の定着温度を設定している。より具体的には、第１面の定着温度を１７０℃として、第２面の定着温度は、Ｌ−Ｌ環境下では１９０℃、Ｎ−Ｎ環境下では１８０℃、Ｈ−Ｈ環境下では１８０℃である。ここで、各環境における温度及び湿度は、Ｌ−Ｌ環境が温度１８℃未満及び湿度４０％未満であって、Ｎ−Ｎ環境が温度１８℃以上２７℃未満及び湿度４０％以上７５％未満であって、Ｈ−Ｈ環境が温度２７℃以上及び湿度７５％以上である。なお、これらの温度及び湿度の設定値は一例であって、本発明がこの設定値に限定されるものではない。

表の中で、「○」は定着プロセスにおける問題未発生、「△」は定着プロセスにおいて許容範囲内の問題が発生、「×」は定着プロセスにおいて許容範囲外の問題が発生を示している。「○」又は「△」であると、定着プロセスでの問題がないと判定している。この表からわかるように、静電オフセットは、Ｌ−Ｌ環境下で不利（発生しやすい）、Ｈ−Ｈ環境下で有利（発生しにくい）であって、高温オフセットは、Ｌ−Ｌ環境下で有利（発生しにくい）、Ｈ−Ｈ環境下で不利（発生しやすい）である傾向が確認された。

表に示すように、例えば、第２面の定着温度を１８０℃で固定してしまうと、Ｎ−Ｎ環境下及びＨ−Ｈ環境下では問題がないがＬ−Ｌ環境下で静電オフセットが発生してしまう。Ｌ−Ｌ環境下で静電オフセットが発生しないように第２面の定着温度を１９０℃で固定してしまうと、Ｎ−Ｎ環境下及びＨ−Ｈ環境下で高温オフセットが発生してしまう。このため、この画像形成装置１０の使用環境（温度及び湿度）に応じて第２面の定着温度を決定している。

さらに、Ｌ−Ｌ環境下では、第２面の定着温度を１９０℃以上であれば静電オフセットが発生しないのであるが、第２面の定着温度を１９０℃以上である２００℃に設定すると高温オフセットが発生してしまう。このため、Ｌ−Ｌ環境下での第２面の定着温度の最適値は１９０℃となる。Ｎ−Ｎ環境下及びＨ−Ｈ環境下では、第２面の定着温度を１８０℃以下であれば高温オフセットが発生しないのであるが、第２面の定着温度を１８０℃以下である１７０℃に設定すると静電オフセットが発生してしまう。このため、Ｎ−Ｎ環境下及びＨ−Ｈ環境下での第２面の定着温度の最適値は１８０℃となる。なお、これらの定着温度の設定値は一例であって、本発明がこの設定値に限定されるものではない。

Ｓ１１００にて、制御部８９は、第２面の定着温度β（例えば加熱ローラ８１の温度が１８０℃（Ｌ−Ｌ環境下）又は１９０℃（Ｎ−Ｎ環境下及びＨ−Ｈ環境下））を目標温度として温度制御を開始する。温度制御が開始されると、制御部８９はヒータ電源ユニット８８へ、温度センサ８４から入力される加熱ローラ８１の温度を示す信号が、温度βを越えるまでは電気ヒータ８３への給電開始信号を出力して、温度βを越えると電気ヒータ８３への給電停止信号を出力して、電気ヒータ８３をオンオフ制御する。

Ｓ１１１０にて、制御部８９は、加熱ローラ８１の温度を検出する。Ｓ１１２０にて、制御部８９は、加熱ローラ８１の温度が温度βまで上昇したか否かを判定する。加熱ローラ８１の温度が温度βまで上昇したと判定されると（Ｓ１１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１２０にてＮＯ）、処理はＳ１１１０へ戻される。

Ｓ１１３０にて、制御部８９は、第２面のコピーを開始する。Ｓ１１４０にて、制御部８９は、第２面の定着が完了したか否かを判定する。このとき、制御部８９は、Ｓ１０５０における処理と同様に、記録紙検出センサ８５からの信号に基づいて一旦記録紙Ｓを検出した後に記録紙Ｓを検出しなくなると、記録紙Ｓが定着装置８を通過して第２面の定着が完了したと判定する。第２面の定着が完了したと判定されると（Ｓ１１４０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１５０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１４０にてＮＯ）、処理はＳ１１４０へ戻されて、第２面の定着が完了したと判定されるまで待つ。

Ｓ１１５０にて、制御部８９は、操作パネル８７から入力された信号に基づいて、この画像形成装置１０が待機モードに入るか否かを判定する。このとき、制御部８９は、例えば予め定められた時間が経過するまでに次の要求が操作パネル８７から入力されないと、待機モードに入ると判定する。待機モードに入ると判定されると（Ｓ１１５０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１６０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１５０にてＮＯ）、処理はＳ１０００へ戻される。

Ｓ１１００にて、制御部８９は、待機温度（例えば加熱ローラ８１の温度が第１面の定着温度よりも低い温度）を目標温度として温度制御を開始する。

［定着装置の制御動作］
以上のような構造及びフローチャートに基づく、本実施の形態に係る画像形成装置１０の両面モードが選択された場合の定着装置８の動作について、加熱ローラ８１の表面温度の時間変化を示す図４を参照して説明する。

この画像形成装置１０の操作パネルを用いて、両面コピーを要求する操作をユーザが行ない、原稿を原稿台にセットしてコピー開始ボタンを押す（Ｓ１０００にてＹＥＳ）。このときの時刻は、図４に示す時刻ｔ（１）と時刻ｔ（２）との間であるとする。図４に示すように、このときには待機モードであって、加熱ローラ８１の温度は、第１面の定着温度αである１７０℃よりも低い。このため、第１面の定着温度αで温度制御が開始され（Ｓ１０１０）、ヒータ電源ユニット８８から電気ヒータ８３へ電力が供給されて、加熱ローラ８１の温度が上昇する。時刻ｔ（２）になると、加熱ローラ８１の温度が第１面の定着温度αまで上昇するので（Ｓ１０３０にてＹＥＳ）、第１面のコピー動作が開始される（Ｓ１０４０）。

第１面にトナーが定着された記録紙Ｓが定着装置８から排出されると（Ｓ１０５０にてＹＥＳ）、動作モードが検出される（Ｓ１０６０）。ここでは、動作モードが両面モードであるので（Ｓ１０７０にてＹＥＳ）、この画像形成装置１０の使用環境が取得される（Ｓ１０８０）。取得された温度及び湿度と上述した表である第２面の定着温度テーブルとに基づいて、第２面の定着温度βが決定される（Ｓ１０９０）。このとき、Ｌ−Ｌ環境下での第２面の定着温度βは１９０℃に、Ｎ−Ｎ環境下及びＨ−Ｈ環境下での第２面の定着温度βは１８０℃に決定される（第１面の定着温度が１７０℃である場合）。

このとき、第１面の定着温度が１７０℃であるときに、Ｌ−Ｌ環境下での第２面の定着温度は１９０℃に決定されるため、このＬ−Ｌ環境下で第２面の定着プロセスにおいて、静電オフセットも高温オフセットも発生しない。また、Ｎ−Ｎ環境下及びＨ−Ｈ環境下での第２面の定着温度は１８０℃に決定されるため、これらのＮ−Ｎ環境下及びＨ−Ｈ環境下で第２面の定着プロセスにおいて、静電オフセットも高温オフセットも発生しない。

第２面の定着温度βで温度制御が開始され（Ｓ１１００）、ヒータ電源ユニット８８から電気ヒータ８３へ電力が供給されて、加熱ローラ８１の温度が上昇する。時刻ｔ（３）になると、加熱ローラ８１の温度が第２面の定着温度βまで上昇するので（Ｓ１１２０にてＹＥＳ）、第２面のコピー動作が開始される（Ｓ１１３０）。

第２面にトナーが定着された記録紙Ｓが定着装置８から排出され（Ｓ１１４０にてＹＥＳ）、第１面及び第２面にトナーが定着された記録紙がトレイＴに排出される。ユーザが次の要求を操作パネル８７から入力しないと、この画像形成装置１０は、待機モードに入ると判定されて（Ｓ１１５０にてＹＥＳ）、加熱ローラ８１の温度を待機温度まで下げる（Ｓ１１６０）。

以上のようにして、本実施の形態に係る画像形成装置は、画像形成装置の使用環境に応じて、第２面の定着温度（加熱ローラの温度）が第１面の定着温度よりも高くなるように変更する。このため、使用環境に影響を受ける静電オフセット及び高温オフセットを抑制して、それに起因する画像不良を抑制することができる。

今回開示された実施の形態は単に例示であって、本発明が上述した実施の形態のみに限定されるわけではない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、特許請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含む。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成の概要を示す図である。 図１の画像形成装置の制御ブロック図である。 図１の制御部で実行される定着温度制御のフローチャートである。 加熱ローラの表面温度の時間変化を示す図である。

符号の説明

１ 感光体
２ 帯電器
３ 画像露光装置
４ 現像装置
５、６５ クリーニング装置
６ 中間転写ベルト
８ 定着装置
１０ 画像形成装置
８９ 制御部

Claims (4)

1. 記録媒体の第１面に形成すべき画像に相当する第１面トナー像を形成して記録媒体の第１面に転写し、定着装置で定着し、記録媒体の第２面に形成すべき画像に相当する第２面トナー像を形成して、両面ユニットで両面の向きを逆にした記録媒体の第２面に転写し、定着装置で定着することができる画像形成装置であって、
   前記画像形成装置の使用環境の温度及び湿度を検出する検出部と、
   前記定着装置において未定着トナーが接するローラの温度を制御する制御部とを含み、
   前記制御部は、前記検出部で検出された使用環境の温度及び湿度に基づいて、前記第２面トナー像を前記第２面に転写するときの前記ローラの温度を決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記検出部で検出された使用環境の温度及び湿度に基づいて、前記第２面に転写するときのローラの温度を、前記第１面に転写するときのローラの温度よりも高くなるように、決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記検出部で検出された使用環境の温度が予め定めた参照温度より高いと、前記第２面に転写するときのローラの温度を、使用環境の温度が前記参照温度以下のときよりも低くなるように決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記検出部で検出された使用環境の湿度が予め定めた参照湿度より低いと、前記第２面に転写するときのローラの温度を、使用環境の湿度が前記参照湿度以上のときよりも高くなるように決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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