JP2011180216A

JP2011180216A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2011180216A
Application number: JP2010041944A
Authority: JP
Inventors: Hiroya Hirayama; 泰也平山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2011-09-15

Abstract

【課題】本発明の目的は、直前ジョブと定着条件の異なるプリントジョブを、定着温度変更待ち時間無しに即座に開始可能であり、かつ、定着装置の寿命低下や、画像品位の低下のない画像形成装置を提供することである。
【解決手段】ジョブ受け付け時の定着部材４０の温度が、記録材Ｐを画像形成速度と略同等の定着速度で定着する場合の適切な温度よりも高い場合、定着速度を画像形成速度より速くしてジョブを開始し、ジョブ中の定着手段の温度低下に対応して定着速度を順次低下させ、定着部材４０の温度が、記録材Ｐを画像形成速度と略同等の定着速度で定着する場合の適切な温度まで低下した時以降は、画像形成速度と略同等の定着速度で定着する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば電子写真方式を利用して画像を記録材に形成してハードコピーを得る複写機・ファクシミリ・プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来、転写方式の電子写真方式や静電記録方式の画像形成装置では、画像形成部において像担持体である電子写真感光体や静電記録誘電体、あるいは中間転写体に形成されたトナー画像を記録材に静電転写し、定着装置で溶融定着する方法を用いている。従来、この様な画像形成装置は、主にレーザービームプリンターや複写機などのオフィスでの使用が一般的であった。近年、電子写真方式の画質の向上や安定性の向上に加え、これまでオフセット方式が主流であった印刷分野においても、納期の短縮や印刷部数の少数化などの要望から、電子写真方式が注目されている。具体的にはオンデマンド印刷とよばれる軽印刷分野において、すでに電子写真方式の画像形成装置が普及し始めている。この様なオンデマンド印刷市場に対応するためには、高い生産性と、多様な記録材への対応が要望されている。

記録材の種類に応じて定着装置でトナーを溶融するためには、最適な定着条件が異なるため、記録材の種類によって定着条件を可変する定着装置が必要となってくる。従来のオフィス向けの画像形成装置においては、厚紙等、トナー画像の定着に多くの熱量を必要とする記録材に定着する場合には、定着速度を遅くしたり、定着手段の温度を上げたりして、記録材に与える熱量を増やす（特許文献１）。これにより、最適な定着条件を得ている。

特開２００９−２７１２３１号公報

しかし、定着速度を遅くすると、画像形成装置の生産性が低下してしまう。また、記録材により定着温度を変更する場合には、前のプリントジョブ（前ジョブ）と異なる紙種のプリントを行う場合、定着温度の切り換えが終了するまで後のプリントジョブ（後ジョブ）を開始できないという問題がある。特に、定着温度が高く設定されたプリントジョブの後に、定着温度の低い後ジョブを行う場合、定着温度を低下させるのには長い時間を要してしまう。そのため、ダウンタイムが大きくなる。

そこで、定着に必要な熱量の少ないプリントジョブの場合には、定着温度の変更はせずに定着速度を上げることにより、記録材の定着ニップ通過時間を短縮し、最適な熱量を与える。定着速度を上げる構成により、ダウンタイムを短縮できると共に、定着温度が高くても定着速度を上げるため記録材の単位時間当りの加熱量を定着温度が低く定着速度がこれよりも小さい場合と略同等であるため、画質劣化を低減できる。
しかしながら、このような応急的な定着速度を高める構成で画像形成動作が行われ続けると、部品の磨耗等が進みやすくなり、部品寿命が短くなり好ましくない。

本発明は、直前のプリントジョブと異なる定着条件のプリントジョブを行う場合でも、ダウンタイムを小さくでき、さらに、定着装置の部品寿命短縮を低減する画像形成装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、記録材に画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部により記録材に形成された画像を熱により記録材に定着する回転可能な定着手段と、前記定着手段の温度を検知する温度検知部と、前記定着手段の温度が画像を加熱する目標温度になるように前記定着手段の温度を制御する温度制御部と、前記定着手段の回転速度を制御する速度制御部と、前記定着手段の温度が第一の目標温度で記録材に画像を定着する第一の画像形成モードと前記定着手段の温度が前記第一の目標温度よりも低い第二の目標温度で記録材に画像を定着する第二の画像形成モードを実行する制御部と、を有する画像形成装置であって、前記第二の画像形成モードで連続して記録材に画像を形成する連続画像形成工程を実行する際に前記定着手段の温度が第二の目標温度よりも高い場合には、前記定着手段の回転速度を前記第二の画像形成モードの回転速度よりも大きくして前記定着手段の温度が前記第二の目標温度に到達する前に画像形成を開始し、前記連続画像形成工程の実行中における前記定着手段の温度の低下に伴い前記定着手段の回転速度を小さい回転速度に切換えることを特徴とする。

本発明によれば、直前のプリントジョブと異なる定着条件のプリントジョブを行う場合でも、ダウンタイムを小さくでき、さらに、定着装置の部品寿命短縮を低減する。

実施例における画像形成装置の構成模型図定着装置の構成模型図（ａ）は制御系統のブロック図、（ｂ）は定着条件を決定するテーブル画像形成装置の定着装置の動作フロー図（ａ）は画像形成装置の動作中の定着条件推移を示す図、（ｂ）はクレーム対応図

以下に図面に基づいて本発明の好ましい実施の形態を更に詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。

［実施例１］
＜画像形成部＞
図１は本実施例における画像形成装置１００の構成模型図である。この装置１００は複数の画像形成部が並設されているタンデム式の中間転写電子写真４色フルカラーのレーザープリンタであり、ホスト装置４００から中央制御部２００に入力する電気的画像情報（画像信号）に基づいて記録材Ｐにカラー画像を形成することができる。ホスト装置４００はパソコン（ＰＣ）、外部スキャナー（イメージリーダー）、ネットワーク上の端末、相手方ファクシミリ、ワードプロセッサ等であり、インターフェイス部２０１（ＩＦ部：図３の（ａ））を介して中央制御部２００に接続されている。記録材（転写材）Ｐはトナー画像を形成することができる記録媒体であり、用紙・ＯＨＴシート・ラベル・布等のシート状の部材である。中央制御部（制御手段）２００はＣＰＵ（演算部）を含み、表示部３００やホスト装置４００との間で各種の電気的な情報の授受をする。そして、中央制御部２００は装置１００内の各機器の動作を監視及び制御し、装置１００のプリント動作（画像形成動作）を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。表示部３００は例えばタッチパネル式の液晶画面に複数のボタンが構成され、プリント動作の設定や、装置１００の状態を表示する個所である。その他パソコン等のホスト装置４００の表示部の画面上にはプリント状態を設定する設定画面が表示される。表示部３００からは、プリントジョブに用いる記録材Ｐの坪量、普通紙やコート紙などの記録材タイプ、給紙カセットの選択、その他のプリント実行条件の設定が行われる。

装置１００の内部には、図面上、左側から右側にかけて順に第１乃至第４の４つの画像形成部ＰＹ・ＰＭ・ＰＣ・ＰＫが水平方向（横方向）並べられて配設されている（タンデム型）。各画像形成部は現像器４に収容させた現像剤（以下、トナーと記す）の色が異なるだけで互いに同様の構成の電子写真画像形成機構である。本例の各画像形成部は、それぞれ、静電潜像が形成される回転ドラム型の電子写真感光体（第１の像担持体：以下、ドラムと記す）１を有する。各ドラム１は矢印の反時計方向に所定の速度で回転駆動される。また、ドラム１に作用するプロセス手段としてのドラム帯電器２、画像露光装置３、現像器４、１次転写帯電器５、ドラムクリーナー６を有する。帯電器２はドラム１の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する帯電手段である。画像露光装置３は本実施例においてはレーザースキャナユニットである。ユニット３は、光源装置としての半導体レーザー、ポリゴンミラー、ｆθレンズ等を有し、各画像形成部の帯電処理されたドラム１の表面を、それぞれ、対応色の画像情報に応じて変調されたレーザー光Ｌで走査露光する。即ち、ユニット３は、半導体レーザーから発せられたレーザー光をポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズによりドラム１の母線上に集光して露光する。これにより、各ドラム１の表面に、それぞれ、画像情報に応じた静電潜像が形成される。現像器４はドラム１の表面に形成された静電潜像をトナー画像として可視化する現像手段であり、供給装置４ａよりトナーが所定量充填されている。第１の画像形成部ＰＹの現像器４にはイエロー色（Ｙ色）のトナーが収容されている。第２の画像形成部ＰＭの現像器４にはマゼンタ色（Ｍ色）のトナーが収容されている。第３の画像形成部ＰＣの現像器４にはシアン色（Ｃ色）のトナーが収容されている。第４の画像形成部ＰＫの現像器４にはブラック色（Ｋ色）のトナーが収容されている。クリーナー６はドラム１の表面の１次転写残トナーを除去するクリーニング手段である。

画像形成部ＰＹ・ＰＭ・ＰＣ・ＰＫの下方部には中間転写ベルトユニット７が配設されている。ユニット７は、中間転写体としての可撓性を有するエンドレスベルト（第２の像担持体：以下、ベルト記す）８を有する。また、このベルト８を懸回張設している駆動ローラ９、２次転写対向ローラ１０、テンションローラ１１を有する。ベルト８はローラ９により矢印の時計方向にドラム１と同じ周速度をもって回転駆動される。各画像形成部の１次転写帯電器５は本例においては転写ローラ（導電性の帯電ローラ）であり、ベルト８の内側に配設されている。そして、各転写ローラ５は、ローラ９とローラ１１との間のベルト部分を介して対応するドラム１の下面に対して圧接している。各ドラム１とベルト８との当接部（ニップ部）がそれぞれ１次転写部Ｔ１である。ローラ１０にはベルト８を介して２次転写ローラ１２が圧接している。ローラ１２は導電性の帯電ローラである。ベルト８とローラ１２との当接部（ニップ部）が２次転写部Ｔ２である。また、ローラ１１のベルト巻回部にはクリーナー１３が配設されている。本例においてこのクリーナー１３はクリーニング部材としてクリーニングウエブ（不織布）を用い、これをベルト１２の表面に当接させてベルト表面の２次転写残トナー及び紙粉等の異物を拭い取るようにして除去している。

ユニット７の下方部には、それぞれ記録材Ｐを積載して収納している第１の給紙カセット１４Ａと第２の給紙カセット１４Ｂが上下２段に配設されている。カセット１４Ａ・１４Ｂから２次転写部Ｔ２に至る間には、給紙ローラ１５、搬送ローラ対１６、レジストローラ対１７、転写前ガイド１８を含む記録材搬送路１９が配設されている。また、２次転写部Ｔ２よりも記録材搬送方向下流側には定着手段としての定着装置（定着部）５０が配設されている。この定着装置５０については後述する。

フルカラー画像を形成するための動作は次のとおりである。各画像形成部ＰＹ・ＰＭ・ＰＣ・ＰＫのドラム１が矢印の反時計方向に所定の制御速度で回転駆動される。ベルト８も矢印の時計方向（ドラム回転に順方向）にドラム１の速度に対応した速度で回転駆動される。ユニット３も駆動される。この駆動に同期して、各画像形成部においてそれぞれ所定の制御タイミングで帯電器２がドラム１の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する。ユニット３は各ドラム１の表面を各色の画像情報に応じて変調されたレーザー光Ｌで走査露光する。これにより、各ドラム１の表面に対応色の画像情報に応じた静電潜像が所定の制御タイミングをもって形成される。そして、その静電潜像が現像器４によりトナー画像として現像される。

上記のような電子写真画像形成プロセス動作により、第１の画像形成部ＰＹのドラム１にはフルカラー画像のＹ色成分に対応するＹ色トナー画像が形成される。そして、そのトナー画像が転写部Ｔ１においてベルト８上に１次転写される。第２の画像形成部ＰＭのドラム１にはフルカラー画像のＭ色成分に対応するＭ色トナー画像が形成される。そのトナー画像が転写部Ｔ１において、ベルト８上にすでに転写されているＹ色トナー画像に重畳されて１次転写される。第３の画像形成部ＰＣのドラム１にはフルカラー画像のＣ色成分に対応するＣ色トナー画像が形成され、そのトナー画像が転写部Ｔ１において、ベルト８上にすでに転写されているＹ色＋Ｍ色のトナー画像に重畳されて１次転写される。第４の画像形成部ＰＫのドラム１にはフルカラー画像のＫ色成分に対応するＫ色トナー画像が形成される。そして、そのトナー画像が転写部Ｔ１において、ベルト８上にすでに転写されているＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色のトナー画像に重畳されて１次転写される。各画像形成部において、ドラム１からベルト８へのトナー画像の１次転写は、ローラ５に対して電源部（不図示）からトナーの正規帯電極性とは逆極性で所定電位の帯電バイアスが印加されることによる電界と転写部のニップ圧力によりなされる。かくして、ベルト８上にＹ色＋Ｍ色＋Ｃ色＋Ｋ色の４色フルカラーの未定着トナー画像が合成形成される。各画像形成部において、ベルト８に対するトナー画像の１次転写後のドラム１面に残留したトナーはクリーナー６により除去される。

一方、所定の制御タイミングで給紙ローラ１５が駆動される。これにより、カセット１４Ａまたは１４Ｂに積載されている記録材Ｐが１枚分離給送される。そして、記録材Ｐは、搬送路１９を通ってレジストローラ対１７に至る。ローラ対１７は中央制御部２００で制御されるモーター（不図示）により回転、回転停止される。ローラ対１７は搬送路１９を搬送される記録材Ｐの先端部を一旦受け止めて記録材Ｐの斜行を矯正するとともに、所定の制御タイミングでその記録材Ｐを送り出す。送り出された記録材Ｐは転写前ガイド１８により２次転写部Ｔ２に導入される。そして、記録材Ｐは２次転写部Ｔ２を挟持搬送されていく過程において、ベルト８上の４色フルカラーの未定着トナー画像の転写（２次転写）を順次に受ける。この２次転写は、ローラ１２に対して電源部（不図示）からトナーの正規帯電極性とは逆極性で所定電位の帯電バイアスが印加されることによる電界と転写部のニップ圧力によりなされる。記録材Ｐに対するトナー画像転写後のベルト面は引き続くベルト８の回転によりクリーナー１３に至り、２次転写残トナー及び紙粉等の異物の除去を受けて清掃されて繰り返して画像形成に供される。

記録材Ｐへのトナー画像転写時の２次転写バイアスは、トナー電荷とは逆極性であり、環境（装置周囲の温湿度）及び記録材種類（坪量、表面性）に応じて最適に設定されるように、中央制御部２００にて制御している。また、連続通紙時の紙間時、及びジョブ終了後には２次転写ローラクリーニング制御をしており、トナー電荷と同極性の２次転写バイアスを、所定時間、ローラ１２に印加する。これにより、ローラ１２に付着した飛散トナーやかぶりトナーをベルト８側に戻し、転写性能の劣化や記録材の裏汚れを防止している。ベルト８側に戻されたトナーはクリーナー１３により除去される。本例の装置１００においては、転写部Ｔ２までが記録材Ｐに未定着の画像を形成する画像形成部である。

転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐはベルト８の面から順次に分離されて搬送路（ベルト搬送装置）２０を通って定着装置５０に導入される。記録材Ｐは定着装置５０の定着ニップ部Ｎで挟持搬送されて加熱及び加圧されることにより未定着トナー画像が固着像として定着される。上記において、定着装置５０に至るまでの機構部が記録材Ｐに画像（未定着画像）を形成する画像形成部である。定着装置５０が上記の画像形成部により記録材Ｐに形成された画像を熱により記録材Ｐに定着する回転可能な定着手段である。

定着装置５０を出た記録材Ｐは、片面画像形成モードの場合には、第１姿勢に制御されている第１フラッパ２１により排出搬送路２２側に導入されて排出口２３から排出トレイ２４に排出、積載される。両面画像形成モードの場合には、定着装置５０を出た第１面側画像形成済みの記録材Ｐが第２姿勢に制御されている第１フラッパ２１により反転搬送路２５側に案内され、更に第１姿勢に制御されている第２フラッパ２６によりスイッチバック搬送路２７に導入される。そして、記録材Ｐはスイッチバック搬送されて第２姿勢に制御された第２フラッパ２６により両面搬送経路２８に導入される。さらに記録材Ｐは両面搬送経路２８から再び搬送路１９に導入されて、レジストローラ対１７、転写前ガイド１８を経由して表裏反転された状態にて２次転写部Ｔ２に導入される。これにより記録材Ｐの第２面に対して転写部Ｔ２にてトナー画像の転写がなされる。以後は、第１面に対する画像形成動作と同様に記録材Ｐは、搬送路２０、定着装置５０、排出搬送路２２、排出口２３を通って両面画像形成物として排出トレイ２４に排出、積載される。また、モノクロなどモノカラー画像形成モードの場合には、その画像を形成するための画像形成部だけが画像形成動作して片面又は両面のモノカラー画像形成物が排出トレイ２４に排出、積載される。

＜定着装置＞
図２の定着装置５０の構成模型図と、図３の（ａ）の制御系統のブロック図により、定着装置５０の構成と定着動作を説明する。この定着装置５０は熱ローラタイプの装置である。内部に発熱手段であるハロゲンヒーター４０ａを有する定着部材となる定着ローラ４０と、同じく内部に発熱手段であるハロゲンヒーター４１ａを有する加圧部材となる加圧ローラ４１と、を有する。そして、該両ローラ４０・４１の圧接により、記録材Ｐを挟持搬送して未定着トナー画像ｔを加熱・加圧して定着する定着ニップ部Ｎが形成されている。本実施例においては下記のような構成の定着ローラ４０及び加圧ローラ４１を組み合わせることによってトナーに対する離型性をより一層高めている。

定着ローラ４０は、中空芯金４０ｂの外周面に、弾性層４０ｃを成形し、さらにその表面を表面離型層４０ｄで被覆した、外径φ７０ｍｍの複合材ローラである。より具体的には、中空芯金４０ｂは外径φ６６ｍｍのＡｌ製の中空ローラであり、弾性層４０ｃはゴム硬度２０°（ＪＩＳ−Ａ１ｋｇ加重）のシリコーンゴムの厚さ２．０ｍｍの層であり、表面離型層４０ｄは５０μｍ厚みのフッ素樹脂チューブである。一般に、フッ素樹脂チューブはＰＦＡ樹脂（４フッ化エチレン樹脂、パーフロロアルコキシエチレン樹脂の共重合体）、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）等で構成されている。加圧ローラ４１も、中空芯金４１ｂの外周面に、弾性層４１ｃを成形し、さらにその表面を表面離型層４１ｄで被覆した、外径φ７０ｍｍの複合材ローラである。より具体的には、中空芯金４１ｂは外径φ６６ｍｍのＡｌ製の中空ローラであり、弾性層４１ｃはゴム硬度２０°（ＪＩＳ−Ａ１ｋｇ加重）のシリコーンゴムの厚さ２．０ｍｍの層であり、表面離型層４１ｄは５０μｍ厚みのフッ素樹脂チューブである。

定着ローラ４０と加圧ローラ４１は定着装置筺体（不図示）の対向側板間に上下並行に配列して回転可能に軸受けさせて配設されている。そして、該両ローラ４０・４１を加圧機構（不図示）により弾性層４０ｃ・４１ｃの弾性に抗して所定の押圧力で圧接させて記録材搬送方向ａに関して所定のニップ幅の定着ニップ部Ｎが形成されている。定着ローラ４０は矢印Ａの時計方向に所定の回転速度（定着速度）にて回転駆動される。定着ロ−ラ４０への駆動入力は定着ロ−ラ４０の一端に設けてある駆動入力ギア（不図示）へ接続された定着駆動モーター（ＤＣモーター）Ｍ４０により行われている。モーターＭ４０による定着ローラ４０の駆動は、後述するように、中央制御部２００で制御される速度制御部としてのモーター制御部２０２（定着手段の回転速度を制御する速度制御部）によって所定の定着速度になるように設定されている。加圧ローラ４１は定着ローラ４０の回転に従動して矢印の反時計方向に回転する。定着ローラ４０には、内部にハロゲンヒーター５３ａ・５４ａを備えた外部加熱ローラ５３・５４が当接されている。外部加熱ローラ５３・５４は定着ローラ４０の回転に従動して回転する。また、定着ローラ４０には離型剤塗布装置４４とクリーナー４５が配設されている。離型剤塗布装置４４は本実施例においては離型剤としてシリコーンオイルをロールコートする装置である。クリーナー４５は定着ローラ４０の表面にオフセットしたトナーをウエブにより拭い取る装置である。

定着ローラ４０、加圧ローラ４１、外部加熱ローラ５３および５４にはそれぞれ温度検知部材であるサーミスタ（定着手段の温度を検知する温度検知部）４２ａ・４２ｂ・４２ｃ・４２ｄが当接されている。各ローラ４０・４１・５３・５４はそれぞれ内部のヒーター４０ａ・４１ａ・５３ａ・５４ａに対して給電部２０４から電力が供給されることで加熱される。そして、各ローラ４０・４１・５３・５４の温度が対応するサーミスタ４２ａ・４２ｂ・４２ｃ・４２ｄで検知され、各検知温度情報が中央制御部２００の温度制御部２０３に入力する。この温度制御部２０３は定着手段の温度が画像を加熱する目標温度になるように定着手段の温度を制御する。即ち、入力する各検知温度情報に基づいて、各ローラ４０・４１・５３・５４の温度がそれぞれに定められた所定の温度に昇温してその温度に維持されるように、給電部２０４から各ヒーター４０ａ・４１ａ・５３ａ・５４ａへの電力供給を制御する。ここで、所定の温度とは、記録材上の画像を加熱するための像加熱温度である。本実施例においては、定着ローラ４０と外部加熱ローラ５３・５４は約１８０℃に加熱温調される。また、加圧ローラ４１は約１００℃に加熱温調される。

そして、上記の状態において、ニップ部Ｎに画像形成部側から未定着トナー画像ｔが形成された記録材Ｐが導入されて挟持搬送される。その挟持搬送過程で定着部材である定着ローラ４０の熱とニップ部圧により未定着トナー画像像ｔが固着像として定着される。外部加熱ローラ５３・５４は、定着動作により記録材Ｐに熱を奪われて表面温度が低下した定着ローラ４０に対して外部から熱量を供給する。加圧ローラ４１の温度が定着ローラの温度より低いことは次のような効果を有する。即ち、両面プリント時に裏面（一度定着された後に反転パス通って反転された画像面）が加圧ローラ４１によって再度加熱されるため、裏面の光沢度が表面の光沢度に比べて上がってしまうという。そのため、加圧ローラの表面温度は、温調温度である１００℃程度の定着ローラに比べて十分低い温度で保つことが好ましい。

＜制御＞
図３の（ａ）の制御系統のブロック図において、記録部２０５は、画像形成条件や定着条件などの情報を、ＲＯＭやハードディスクなどの記録装置によって記録する箇所である。本実施例の装置１００においては搬送路１９に配設されている複数の搬送ローラ対１６のうちの１つの搬送ローラ対１６Ａは、このローラ対１６Ａにより挟持搬送される記録材Ｐの厚み検知する紙厚検知センサー３０を兼ねさせている。このセンサー３０はローラ対に挟持搬送される記録材Ｐの紙厚に応じて変化するローラ対軸間距離を検知することによって給紙部から画像形成部に給送された記録材Ｐの厚みを検知する。制御回路部１００はこのセンサー３０から入力する紙厚検知情報によって通紙された記録材Ｐの坪量を算出することができる。また、装置１００内の記録材搬送路１９・２０・２２・２５・２７・２８の随所にジャム検知センサーＳが配置されている。該センサーＳはフォトセンサーなどのセンサーによって記録材の有無を検知可能なセンサーであり、所定のタイミングで記録材が通紙されないときにはジャムが発生したとする。即ち、中央制御部２００のジャム検出部２０６はそれらのセンサから入力する、記録材搬送に伴うＯＮ信号とＯＦＦ信号の時系列的変化状態により、搬送経路中における記録材Ｐのジャム発生の有無、ジャムが発生した場合の発生場所と発生モードを判断する。ジャムが発生した場合には中央制御部２００は装置１００のプリント動作を緊急停止させると共に、表示部３００にジャム発生場所と発生モードを表示して使用者にジャム処理を促す。

画像形成部ＰＹ・ＰＭ・ＰＣ・ＰＫは中央制御部１００によって制御されている。本実施例の装置１００において、各画像形成部のドラム１およびユニット７のベルト１２は、３００ｍｍ／ｓｅｃの画像形成速度で駆動されて画像形成が行われる。給紙カセット１４Ａまたは１４Ｂからは、例えばＡ４サイズの記録材Ｐが１分間に５４枚（５４ＰＰＭと称す）で給紙されるように制御されている。Ａ４サイズの記録材Ｐを横方向に搬送すると、搬送方向には２１０ｍｍであるため、搬送速度３００ｍｍ／ｓｅｃ、５４ＰＰＭの間隔で画像形成すると、先行する記録材Ｐと次の記録材Ｐの間隔（紙間）は０．４０ｓｅｃの時間となる。

記録材ＰがＡ４サイズ以外の場合には、画像形成部の画像形成速度と搬送路１９の記録材搬送速度は３００ｍｍ／ｓｅｃで固定したままで、紙間時間が０．４０ｓｅｃとなるように制御されている。ただし定着速度（定着装置５０のニップ部Ｎにより記録材挟搬送速度）は、記録材Ｐの定着条件によって変更可能（可変される）である。定着条件によって定着速度を加速する場合には、記録材Ｐが２次転写部Ｔ２を抜けきったあとに、定着前の搬送部（ベルト搬送装置）２０で加速搬送する。これにより、最大４８０ｍｍ／ｓｅｃにまで増速され、定着ローラ４０および加圧ローラ４１がほぼ同速度で回転している定着装置５０に搬送されるように制御される。定着装置５０以後の搬送路２２・２５は、定着装置５０よりも早い速度で増速搬送駆動されており、本実施例では７００ｍｍ／ｓｅｃの速度で搬送駆動されている。そのため、定着装置５０で４８０ｍｍ／ｓｅｃに記録材Ｐが増速されたとしても、先行する記録材Ｐに追突することはない。

また、定着ローラ４０を駆動する定着駆動モーターＭ４０にはＤＣモーターを用いている。モーター制御部２０２内には、ＤＣモーターＭ４０のリファレンスのクロック周波数を適宜変更し、モーターＭ４０に供給する電源のクロック周波数を短い時間に細かいステップで変更し、モーターＭ４０の回転数を滑らかに速度変更する手段が設けられている。定着ローラ４０の駆動手段としては、ＤＣモーター以外にもステッピングモーターによって定着ローラ４０を回転させ、ステッピングモーターに入力するパルス数を変更することによって、滑らかに速度変更する手段などがある。定着ローラ４０のモーターＭ４０の速度を適宜変更することで、記録材Ｐについて薄紙や厚紙など定着条件の異なる場合に、必要な定着速度に可変して最適な定着時間を得ることが出来る。このように、定着装置５０は中央制御部２００によって制御されている。

表示部３００からは、プリントジョブに用いる記録材Ｐの坪量、普通紙やコート紙などの用紙タイプ、給紙カセットの選択が行われる。紙厚検知センサー３０によって記録材の厚みタイプを検知し、搬送路上に配置されているジャム検知センサーＳのＯＮ／ＯＦＦタイミングから記録材長さを検知することによって、プリント時の記録材タイプを検知してもよい。

図３の（ｂ）に、本実施例の定着装置５０において適切な定着条件が得られる、記録材の坪量と、定着温度、定着速度の関係を示す。ここで、定着温度は、記録材上の画像を記録材に定着する温度（像加熱温度）である。この関係テーブルが参照テーブルとして記録部２０５にメモリされている。記録材Ｐの坪量は、グループＡ（６０ｇ／ｍ^２以上８０ｇ／ｍ^２未満）、グループＢ（８０ｇ／ｍ^２以上１２９ｇ／ｍ^２未満）、グループＣ（１２９ｇ／ｍ^２以上２０９ｇ／ｍ^２未満）、グループＤ（２１０ｇ／ｍ^２以上〜３００ｇ／ｍ^２未満）の４段階に分類される。定着温度は、１５０℃、１６０℃、１７０℃、１８０℃の４段階に設定可能である。定着速度は、２次転写部Ｔ２における記録材Ｐの搬送速度と略同等な３００ｍｍ／ｓｅｃに加えて、３６０ｍｍ／ｓｅｃ、４２０ｍｍ／ｓｅｃ、４８０ｍｍ／ｓｅｃの、合計４段階に設定可能である。定着速度がそれぞれの定着速度になるように、定着ローラの回転速度がそれぞれ設定されている。従来の画像形成装置においては、定着速度を２次転写部における記録材の搬送速度よりも遅く設定するものがあるが、これは生産性の低下につながるため、本発明の画像形成装置においては設定しない。

１）坪量が最も小さいグループＡの記録材に対しては、定着温度が１５０℃の場合、定着速度が３００ｍｍ／ｓｅｃとすると最適な定着条件が得られる。定着速度を３６０ｍｍ／ｓｅｃ以上とすると、記録材の定着ニップ部通過時間が減少し、記録材とトナーに与えられる熱量が不足するため、画像の光沢度低下や、定着不良が発生する可能性がある。

定着温度が１６０℃の場合、定着速度を３６０ｍｍ／ｓｅｃとすると最適な定着条件が得られる。定着速度を４２０ｍｍ／ｓｅｃ以上とすると、記録材の定着ニップ部通過時間が減少し、記録材とトナーに与えられる熱量が不足するため、画像の光沢度低下や、定着不良が発生する可能性がある。定着速度を３００ｍｍ／ｓｅｃとすると、記録材の定着ニップ部通過時間が増加し、記録材とトナーに与えられる熱量が過多となるため、光沢度が過度に上昇したり、ホットオフセット等の弊害が発生する可能性がある。

同様に、定着温度が１７０℃の場合は定着速度を４２０ｍｍ／ｓｅｃ、定着温度が１８０℃の場合は定着速度を４８０ｍｍ／ｓｅｃとすると、最適な定着条件が得られる。

２）グループＢの記録材に対しては、定着温度が１５０℃の場合には、定着速度を最も遅い３００ｍｍ／ｓｅｃに設定しても、十分な定着性が得られない。このため、定着温度は、１６０℃、１７０℃、１８０℃の３段階に設定可能である。定着温度が１６０℃の場合、定着速度を３００ｍｍ／ｓｅｃ、定着温度が１７０℃の場合、定着速度を３６０ｍｍ／ｓｅｃ、定着温度が１８０℃の場合、定着速度を４２０ｍｍ／ｓｅｃとすると最適な定着条件が得られる。

３）グループＣの記録材に対しては、定着温度は、１７０℃、１８０℃の２段階に設定可能でり、定着温度が１７０℃の場合、定着速度を３００ｍｍ／ｓｅｃ、定着温度が１８０℃の場合、定着速度を３６０ｍｍ／ｓｅｃとすると最適な定着条件が得られる。

４）グループＤの記録材に対しては、定着温度は１８０℃、定着速度を３００ｍｍ／ｓｅｃの組み合わせにおいてのみ最適な定着条件が得られる。その他の条件においては、熱量が不足するため、画像の光沢度低下や、定着不良が発生する可能性がある。

１つのプリントジョブ中に異なるグループの記録材を含む、所謂「混載ジョブ」においては、記録材により最適な定着条件が異なるため、ジョブ中に定着条件を切り替える必要がある。本発明の画像形成装置の定着装置は、前述したように定着温度と定着速度を変更することにより、定着条件を切り換え可能である。このうち、定着温度の切り換えには、長い時間がかかり、ジョブ中に定着条件を切り替えるたびに、画像形成動作を中断する必要がある。特に定着温度を下げる場合、すなわち、坪量の大きい記録材の定着後に、坪量の小さい記録材を定着する場合、中断時間が長くなってしまう。

定着装置には、定着動作中に記録材に熱を奪われる定着ローラ４０に熱量を供給し、表面温度を一定に保つため、加熱手段であるヒーターが備えられている。そのため、定着温度を上げるには、ヒーターを点灯して定着部材を加熱すれば良い。この場合、数秒から数十秒の画像形成動作中断時間が発生する。

一方、定着温度を下げる場合には、記録材に対して熱を与える以外に定着ローラ４０の温度を積極的に下げる手段を持たないため、ヒーターを消灯して自然に温度が下がるのを待つしかなく、画像形成動作が数分間に渡り中断されてしまう場合がある。定着ローラ４０の温度を積極的に下げるためにファンやヒートパイプローラ等の冷却手段を設けることは、本来の定着動作に不要な機構の追加となり、装置の大型化、コストアップを招いてしまう。

そこで、本発明の画像形成装置では、定着ローラの定着温度が高いときに、定着温度が低い条件の画像形成動作を行うときには、まず、以下の動作を行う。定着温度を正規の低い定着温度になるまで待機するのではなく、画像形成動作を行うときの現在の定着温度の状態で、定着速度を変更することにより、画像形成動作を中断することなく定着条件を変更し、異なる坪量の記録材に最適な条件で定着を行っている。

坪量の異なる記録材を含むプリントジョブでは、定着条件は以下のように決定される。定着温度は、プリントジョブに用いられる最も坪量の大きな記録材に対して設定可能な定着温度のうち、最も低い温度に設定される。たとえば、グループＡの記録材とグループＣの記録材を含むジョブの場合、坪量の大きなグループＣの記録材に対しては、定着温度１７０℃、１８０℃が設定可能であるが、このうち、温度の低い１７０℃が定着温度として設定され、ジョブ中は一定に保持される。

定着温度が１７０℃の場合、図３の（ｂ）に示すように、グループＡの記録材に対しては、定着速度４２０ｍｍ／ｓｅｃ、グループＣの記録材に対しては、定着速度３００ｍｍ／ｓｅｃで最適な定着条件が得られる。そこで、本発明の画像形成装置では、記録材の坪量に応じて定着速度を変更し、最適な定着条件を得ている。

定着速度の変更は、定着駆動モーターＭ４０の駆動クロック周波数の変更により行われる。この速度変更は、記録材の紙間で完了するため、画像形成の生産性を低下させることなく、異なる坪量の記録材を連続して定着することができる。

次に、本発明の特徴である、直前の画像形成動作と坪量の異なる記録材を用いるプリント動作における、定着装置の動作について、図４の制御フローチャートを用いて詳細に説明する。（Ｓ５０１）：ＩＦ部２０１より、プリントジョブ（画像形成ジョブ）を受け付ける。（Ｓ５０２）：定着温度の制御目標値を、記録材の坪量に対して設定可能な最低温度に設定する。（Ｓ５０３）：温度検知手段４２ａにより定着部材（定着ローラ４０）の表面温度を検知する。定着部材の温度が、Ｓ５０２で決定した制御目標値より低い場合は、加熱手段４２ａにより定着部材４０を加熱する。（Ｓ５０４）：定着速度を決定する。Ｓ５０３で検知した現在の定着部材４０の温度、記録材Ｐの坪量によって、図３の（ｂ）のテーブルより定着速度が決定される。（Ｓ５０５）：画像形成動作を開始する。（Ｓ５０６）：定着動作を行う（記録材Ｐが定着装置５０を通過する）。（Ｓ５０７）：定着装置５０を通過した記録材Ｐが最終紙かどうかをチェックする。最終紙の場合は、プリント動作を終了する。（Ｓ５０８）：定着装置を通過した記録材が最終紙ではない場合、現在の定着部材４０の温度と記録材の坪量により、図３の（ｂ）のテーブルより定まる最適な定着速度を求め、現在の定着速度と比較する。現在の定着速度が最適な定着速度に等しい場合は、定着動作を続行する。（Ｓ５０９）：現在の定着速度が最適な定着速度と異なる場合は、紙間で定着速度を最適な定着速度に変更し、定着動作を続行する。

一例として、直前のプリントジョブでグループＣの記録材に対して、定着温度１７０℃、定着速度３００ｍｍ／ｓｅｃで定着を行い、引き続きグループＡの記録材を用いたプリントジョブを行う場合を考える。グループＡの記録材に対しては、図３の（ｂ）に示すように、定着温度が１５０℃の場合、定着速度を３００ｍｍ／ｓｅｃ、定着温度が１６０℃の場合、定着速度を３６０ｍｍ／ｓｅｃに設定すると、最適な定着条件が得られる。また、定着温度が１７０℃の場合、定着速度を４２０ｍｍ／ｓｅｃ、定着温度が１８０℃の場合、定着速度を４８０ｍｍ／ｓｅｃに設定すると、最適な定着条件が得られる。直前のプリントジョブと異なる定着温度に設定を変更する場合は、プリントジョブを開始する前に、定着温度変更が完了するまでの待ち時間が発生する。特に、定着温度を下げる方向に設定変更する場合は、前述したように長い待ち時間が発生する。

定着温度を直前のジョブから変更しない場合は、即座にプリントジョブを開始することが可能である。本実施例の場合、直前のプリントジョブの定着温度は１７０℃であるから、定着速度を４２０ｍｍ／ｓｅｃに設定することで、グループＡの記録材に対して最適な定着条件で、即座にプリントジョブを開始することができる。

しかし、定着温度を高く、定着速度を早く設定した場合、以下のような問題がある。定着温度が高く、定着速度が速い状態で定着動作を行うと、定着装置に用いられるローラ等の部品の熱劣化が早まるのに加え、駆動系、回転部の軸受け等に与える負荷も増大し、定着装置の寿命が短縮されてしまう。また、画像形成速度よりも速い定着速度で定着動作を行うことにより、定着装置通過時の記録材の間隔が広がる。そのため、通常、定着ローラ４０よりも低い温度になるように制御されている加圧ローラ４１が、高温の定着ローラ４０に直接接触する時間が長くなり、温度が上昇してしまう。この結果、両面画像において、２面目画像定着時に加圧ローラ４１に接触する１面目の画像の光沢度が上昇し、１面目の画像と２面目の画像の光沢度の差が大きくなり、成果物の品位が低下してしまう。

そこで、本実施例では、定着温度が低い定着条件で連続して記録材上に画像を形成する連続画像形勢工程を実行する際に定着ローラの温度がこの定着条件の定着温度よりも高い場合には次にように制御する。即ち、連続画像形成工程中に定着ローラの温度の低下に伴い定着ローラの回転速度（定着速度）を小さくするものである。つまり、定着温度の温調目標値を、記録材の坪量に応じて設定可能な最低温度に設定し、定着ローラ４０の実際の表面温度に対応した最適な定着速度で定着動作を行う。これにより、定着温調変更の待ち時間が発生することなくプリントジョブを開始でき、かつ、高温高速で定着動作を続けることによる弊害の発生を防止することができる。本実施例においては、定着温度の制御目標値は、グループＡに記録材に対して設定可能な最低温度である１５０℃に設定される。

図５の（ａ）に、本実施例の定着動作における、定着ローラ温度と定着速度の推移を示す。直前のプリントジョブの定着温度は１７０℃であったため、定着ローラ４０の表面温度は約１７０℃であるが、定着ローラ４０の目標温度は１５０℃としてプリントが開始される。プリント開始時の定着速度は、定着温度が１７０℃の時にグループＡの記録材で最適な定着条件が得られる４２０ｍｍ／ｓｅｃが選択される。

プリントジョブが開始され、定着装置５０を記録材が通過すると、定着ローラ４０から記録材Ｐに熱が奪われるため、定着ローラ４０の表面温度は急速に低下し始める。しかし、定着ローラ４０の目標温度は１５０℃に設定されているため、定着ローラ温度が１５０℃を下回るまで加熱手段であるハロゲンヒーター４０ａが点灯することは無く、定着動作が行われる。定着ローラ４０の表面温度が閾値１（本実施例においては１６５℃）を下回ると、定着速度は、定着温度が１６０℃の時にグループＡの記録材で最適な定着条件が得られる３６０ｍｍ／ｓｅｃに変更される。定着速度変更は紙間で行われるため、定着動作に何ら影響を与えることは無い。ここで、紙間とは、記録材を挟持搬送する定着ニップ部に記録材が通過していないときであって、記録材と記録材との間のことである。同様に、定着ローラ４０の表面温度が閾値２（本実施例においては１５５℃）を下回ると、定着速度は、定着温度が１５０℃の時にグループＡの記録材で最適な定着条件が得られる３００ｍｍ／ｓｅｃに変更される。さらに、定着ローラ４０の表面温度が目標温度である１５０℃以下に低下すると、ハロゲンヒーター４０ａが点灯し、定着温度を１５０℃近傍に制御しつつ、定着速度３００ｍｍ／ｓｅｃでプリントジョブが続行される。この定着速度３００ｍｍ／ｓｅｃは、本実施例の画像形成装置の２次転写速度と略同等である。すなわち、画像形成装置の生産性を低下させることのない、最低速度である。

上記の実施例の画像形成装置の構成をまとめると次のとおりである。画像形成装置は、記録材に画像を形成する画像形成部と、画像形成部により記録材に形成された画像を熱により記録材に定着する回転可能な定着手段を有する。また、定着手段の温度を検知する温度検知部と、定着手段の温度が画像を加熱する目標温度になるように定着手段の温度を制御する温度制御部と、定着手段の回転速度を制御する速度制御部を有する。また、定着手段の温度が第一の目標温度で記録材に画像を定着する第一の画像形成モードと定着手段の温度が第一の目標温度よりも低い第二の目標温度で記録材に画像を定着する第二の画像形成モードを実行する制御部を有する。そして、第二の画像形成モードで連続して記録材に画像を形成する連続画像形成工程を実行する際に定着手段の温度が第二の目標温度よりも高い場合には次のような制御がなされる。即ち、定着手段の回転速度を第二の画像形成モードの回転速度よりも大きくして定着手段の温度が第二の目標温度に到達する前に画像形成を開始す。そして、連続画像形成工程の実行中における定着手段の温度の低下に伴い定着手段の回転速度を小さい回転速度に切換える。また、連続画像形成工程を実行する際には、目標温度を前記第二の目標温度に設定し、温度制御部により前記定着手段の温度が制御される。また、定着手段の温度が予め設定されている速度切換温度に到達したときに、定着手段の回転速度を切換える切換え手段を有する。また、連続画像形成工程の実行中には、切換え手段は定着手段に記録材が通過しない記録材と記録材の間において速度の切換えを実行する。

図５の（ｂ）にクレーム対応図を示した。ジョブを受け付けた時、定着部材４０の温度Ｔ１が、そのジョブで通紙する記録材を、画像形成速度とほぼ同等な通常の定着速度Ｖ２で定着するのに最適な温度Ｔ２より高い場合、定着速度をＶ１に高くして、即時にジョブを開始する。例えば、厚紙を通紙するジョブ（前ジョブ）の次に、薄紙を通紙するジョブ（後ジョブ）を実行する場合である。定着速度Ｖ１は、記録材に与えられる熱量が、画像形成速度とほぼ同等な通常の定着速度Ｖ２で最適な通常の温度Ｔ２で定着した時に記録材に与えられる熱量とほぼ同等となるように設定される。通紙に伴い、定着部材４０の温度が低下すると、記録材に与えられる熱量が一定となるように定着速度は順次低下される。定着部材４０の温度がＴ２まで低下すると、定着速度は通常の定着速度Ｖ２に低下し、定着部材４０の温度をＴ２に保つよう温調した状態でジョブが継続される。

以上説明したように、本発明の画像形成装置によれば、直前ジョブ（前ジョブ）より坪量の小さい記録材を用いたプリントジョブ（後ジョブ）でも、定着温度変更待ち時間が発生することなく、即座に画像形成動作を開始することができる。さらに、定着部材４０の温度低下に合わせて、定着速度を順次変更することにより、高温度、高速度での定着動作を最小限にすることができ、定着装置の寿命低下を防止するとともに、両面画像の表裏の光沢度差等の画像品位低下を防止することができる。

［その他の事項］
１）記録材Ｐに未定着のトナー画像ｔを形成する画像形成プロセスは電子写真プロセスに限られない。像担持体として静電記録誘電体を用いた静電記録プロセス、磁気記録磁性体を用いた磁気記録プロセスなどであってもよい。また、転写方式に限られず、記録材Ｐに直接に未定着のトナー画像ｔを形成する直接方式の画像形成プロセスであってもよい。

２）定着装置は実施例の熱ローラタイプの装置に限られない。定着部材および／または加圧部材としてベルトやフィルムを用いたタイプの装置、加熱手段として電磁誘導加熱装置やセラミックヒータを用いたタイプの装置などでであってもよい。

Ｐ・・記録材、ｔ・・トナー画像、５０・・定着装置、４０・・定着部材（定着ローラ）、４１・・加圧部材（加圧ローラ）、Ｎ・・ニップ部

Claims

記録材に画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部により記録材に形成された画像を熱により記録材に定着する回転可能な定着手段と、前記定着手段の温度を検知する温度検知部と、前記定着手段の温度が画像を加熱する目標温度になるように前記定着手段の温度を制御する温度制御部と、前記定着手段の回転速度を制御する速度制御部と、前記定着手段の温度が第一の目標温度で記録材に画像を定着する第一の画像形成モードと前記定着手段の温度が前記第一の目標温度よりも低い第二の目標温度で記録材に画像を定着する第二の画像形成モードを実行する制御部と、を有する画像形成装置であって、
前記第二の画像形成モードで連続して記録材に画像を形成する連続画像形成工程を実行する際に前記定着手段の温度が第二の目標温度よりも高い場合には、前記定着手段の回転速度を前記第二の画像形成モードの回転速度よりも大きくして前記定着手段の温度が前記第二の目標温度に到達する前に画像形成を開始し、前記連続画像形成工程の実行中における前記定着手段の温度の低下に伴い前記定着手段の回転速度を小さい回転速度に切換えることを特徴とする画像形成装置。
前記連続画像形成工程を実行する際には、目標温度を前記第二の目標温度に設定し、温度制御部により前記定着手段の温度が制御されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記定着手段の温度が予め設定されている速度切換温度に到達したときに、前記定着手段の回転速度を切換える切換え手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の画像形成装置。
前記連続画像形成工程の実行中には、前記切換え手段は前記定着手段に記録材が通過しない記録材と記録材の間において速度の切換えを実行することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。