JP2013221988A - 像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる種類の記録材を使い分けながら画像形成を行っても、生産性の低下を抑制できる構造を実現する。
【解決手段】定着ベルト５１の内周面に接触する内部加熱ローラ５４と、定着ベルト５１の外周面に接触する外部加熱ローラ５９とで、定着ベルト５１を加熱する。内部加熱ローラ５４と外部加熱ローラ５９との間には、定着ベルト５１の軌道を規制する規制内ローラ５７と規制外ローラ５８とを配置する。そして、記録材の種類に応じて、移動機構９０、９１により内部加熱ローラ５４と外部加熱ローラ５９とを移動させる。これにより、定着ベルト５１の内周面と内部加熱ローラ５４との接触面積と、定着ベルト５１の外周面と外部加熱ローラ５９との接触面積とをそれぞれ変更して、定着ベルト５１の外周面又は内周面に与える熱量を素早く変化させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、加熱ベルトにより記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置、及び、このような像加熱装置を備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置において、電子写真プロセス・静電記録プロセス・磁気記録プロセス等の適宜の画像形成プロセス手段部で形成したトナー画像を、中間転写方式或いは直接転写方式で記録材に転写する。記録材に転写された未定着のトナー画像は、像加熱装置としての定着装置で加熱、加圧され、記録材に定着される。また、記録材に定着された画像を、再度、定着装置で加熱して、画像の光沢度を調整する場合もある。

このような定着装置として、記録材を通過させて画像を加熱するニップ部の幅を大きくでき、ウォームアップタイムを短縮できるベルト式の加熱装置が知られている。即ち、定着部材としての加熱したベルトと加圧ローラとでニップ部を形成し、このニップ部にトナー画像を形成した記録材を通過させて、記録材に画像を定着する構造が従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

一方、ニップ部を記録材が通過すると定着部材の熱量が奪われるため、定着部材を内部から加熱することに加えて外部からも加熱する構造も知られている。このような構造の場合、外部からも加熱を行うため、定着部材の表面温度が必要な温度に達するまでの時間を短くできる（例えば、特許文献２参照）。

特開昭６３−３１３１８２号公報 特開２００４−３７５５５号公報

ところで、最近では、異なる種類の記録材を使い分けながら一連の画像形成ジョブを実行し得る画像形成装置が実用化されている。この種の画像形成装置によれば、例えば表カバーと裏カバーには厚紙を用い、これらカバーに挟まれた本体部分には薄紙を用いるといったことが可能となる。また、スキャナで複数の原稿群を一度にスキャンしておき、最初にスキャンした原稿群については薄紙で複写し、次にスキャンした原稿群については厚紙で複写するといったこともできる。これと同様に、パーソナルコンピュータ等のクライアント装置から供給される複数の画像データ毎に用紙の種類を変えてプリントする、といったことも容易に実現できる。

このように異なる種類の記録材を使い分けながら画像形成を行う場合、記録材の種類に応じて定着装置による加熱量を変更する必要がある。例えば、厚紙のように坪量の大きな記録材に画像を定着する場合には加熱量を大きくする必要があるし、薄紙のように坪量の小さな記録材に画像を定着する場合には加熱量を小さくする必要がある。このために、記録材の種類に応じて、定着部材を加熱する内部或いは外部に設けた加熱部材の設定温度を切り替える必要がある。但し、このように設定温度を切り替えるだけでは、加熱部材の温度が所望の温度になるまで時間が掛かってしまい、生産性が低下する。

本発明は、このような事情に鑑み、異なる種類の記録材を使い分けながら画像形成を行っても、生産性の低下を抑制できる構造を実現すべく発明したものである。

本発明は、無端状の加熱ベルトを有し、前記加熱ベルトにより記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置において、前記加熱ベルトの内周面に接触し、前記加熱ベルトを加熱する内部加熱部材と、前記加熱ベルトの外周面に接触し、前記加熱ベルトを加熱する外部加熱部材と、前記内部加熱部材と前記外部加熱部材との間に配置され、前記加熱ベルトの軌道を規制する規制部材と、前記内部加熱部材と、前記外部加熱部材と、前記規制部材とのうちの少なくとも何れかを移動させて、前記加熱ベルトと前記内部加熱部材との接触面積と、前記加熱ベルトと前記外部加熱部材との接触面積との少なくとも何れかを変更する変更手段と、を備えた、ことを特徴とする像加熱装置にある。

本発明によれば、加熱ベルトと内部加熱部材との接触面積と、加熱ベルトと外部加熱部材との接触面積との少なくとも何れかを変更することにより、加熱ベルトによる加熱量を素早く変更できる。このため、異なる種類の記録材を使い分けながら画像形成を行っても、生産性の低下を抑制できる。

本発明を適用し得る画像形成装置の１例を示す概略構成図。 第１の実施形態に係る定着装置の概略構成図。 規制ローラがない比較例で、外部加熱ローラを矢印方向に移動させた場合の定着装置の概略構成図。 規制ローラがない比較例で、内部加熱ローラ及び外部加熱ローラを矢印方向に移動させた場合の定着装置の概略構成図。 薄紙を通紙する状態を示す定着装置の概略構成図。 厚紙を通紙する状態を示す定着装置の概略構成図。 第１の実施形態の制御の流れを示すフローチャート。 本発明の第２の実施形態に係る定着装置の概略構成図。 本発明の第３の実施形態に係る定着装置の概略構成図。 本発明の第４の実施形態に係る定着装置の概略構成図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の実施形態では、像加熱装置として未定着トナー画像を記録材に定着させる定着装置について説明するが、本発明は、定着済み画像又は半定着画像を担持した記録材を加熱加圧して画像の表面性状を調整する加熱処理装置としても実施できる。また、記録材としては、例えば、転写材シート・エレクトロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印刷用紙・フォーマット紙・封筒等が挙げられる。

［画像形成装置］
まず、図１を用いて、本発明を適用し得る画像形成装置の１例の概略構成について説明する。図１に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト６に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋを配置したタンデム型フルカラーレーザプリンタである。

画像形成部Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、図の下から上に順にトナー画像を中間転写ベルト６へ転写するように配置され、それぞれ電子写真プロセスを用いてトナー画像が形成される感光ドラム１を備えている。それぞれの感光ドラム１の周囲には、感光ドラム１の回転方向に沿って帯電装置２、現像装置３、一次転写ローラ９、及びクリーニング装置４が配置されている。露光装置５は、画像形成部Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの感光ドラム１に対して、レーザー走査露光光学系を用いて共通に露光を行うように配置されている。

画像形成部Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋにおいて、露光装置５により、画像データに基づいた走査露光が、帯電装置２によって一様に帯電された感光ドラム１上になされて、感光ドラム１表面に走査露光画像に対応する静電像が形成される。

現像装置３は、感光ドラム１の表面に形成された静電像を、トナー画像として現像する。画像形成部Ｙの現像装置３にはイエロートナー、画像形成部Ｃの現像装置３にはシアントナー、画像形成部Ｍの現像装置３にはマゼンタトナー、画像形成部Ｋの現像装置３にはブラックトナーがそれぞれ充填されている。このため、画像形成部Ｙの感光ドラム１にはイエロートナー画像、画像形成部Ｃの感光ドラム１にはシアントナー画像が、画像形成部Ｍの感光ドラム１にはマゼンタトナー画像が、画像形成部Ｋの感光ドラム１にはブラックトナー画像がそれぞれ形成される。

画像形成部Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋのそれぞれの感光ドラム１に現像された上記各色の単色トナー画像は、感光ドラム１の回転と同期して等速で回転する中間転写ベルト６へ所定の位置合わせ状態で順に重畳されるように一次転写される。これにより、中間転写ベルト６上に、未定着のフルカラートナー画像が合成形成される。

本画像形成装置では、エンドレスの中間転写ベルト６を用いており、中間転写ベルト６は、駆動ローラ７、二次転写対向ローラ１４、テンションローラ８に懸回して張架され、駆動ローラ７によって回転駆動される。

画像形成部Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋのそれぞれの一次転写ローラ９は、感光ドラム１に向かって中間転写ベルト６を付勢して、感光ドラム１と中間転写ベルト６との間にトナー画像の一次転写部を形成する。

不図示のバイアス電源が一次転写ローラ９に対してトナー画像と逆極性の一次転写バイアスを印加する。これにより、画像形成部Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの感光ドラム１から中間転写ベルト６に対して、各色のトナー画像が一次転写される。

画像形成部Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋにおいて感光ドラム１から中間転写ベルト６へトナー画像を一次転写した後に、感光ドラム１上に残った転写残トナーは、クリーニング装置４によって除去される。

このような工程を中間転写ベルト６の回転に同調して、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像形成部Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋで行うことにより、中間転写ベルト６上に各色のトナー画像が順次重ねて一次転写される。なお、単色のみの画像形成（単色モード）時には、上記工程は、目的の色の画像形成部（例えばブラックの画像形成部Ｋ）についてのみ行われる。

一方、記録材カセット１０にセットされた記録材Ｓは、給送ローラ１１によって一枚分離給送されて、搬送路１０ａを通って、レジストローラ１２に先端を当接した状態で停止する。記録材Ｓは、中央基準にて搬送される。レジストローラ１２は、所定の制御タイミングで起動して、中間転写ベルト６と二次転写ローラ１３とのニップ部である二次転写部へ記録材Ｓを送り込む。

二次転写ローラ１３は、接地電位に接続された二次転写対向ローラ１４に内側から支持された中間転写ベルト６に当接して記録材Ｓに対するトナー画像の二次転写部を形成する。中間転写ベルト６上に一次転写して重ね合わせたトナー画像は、不図示のバイアス電源がトナーと逆極性のバイアスを二次転写ローラ１３に印加することにより、記録材Ｓ上に一括二次転写される。本画像形成装置では、上述の画像形成部Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋに中間転写ベルト６及び二次転写ローラ１３を加えて、請求項に記載の記録材に画像を形成する画像形成部に対応する。

二次転写部を通過した中間転写ベルト６上に残った二次転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１５によって除去される。

トナー画像を二次転写された記録材Ｓは、中間転写ベルト６から曲率分離され、搬送路１０ｂを通って像加熱装置としての定着装置５０に導入される。定着装置５０は、トナー画像が二次転写された記録材を加熱・加圧しつつ挟持搬送する過程で、トナー画像を融解、押潰して記録材Ｓ上にフルカラー画像を定着させる。

定着装置５０から送り出された記録材Ｓは、搬送路１０ｃを通って、フルカラープリント、もしくはモノカラープリントとして、排紙トレイ１６に排紙される。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図２ないし図７を用いて説明する。本実施形態では、図１で説明した定着装置５０を中心に説明する。定着装置５０は、無端状の加熱ベルトである定着ベルト５１を有し、定着ベルト５１により上述のように記録材Ｓに形成されたトナー画像を加熱する。このために、本実施形態では、内部加熱ローラ５４と、外部加熱ローラ５９と、１対の規制ローラである規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８とを備える。内部加熱ローラ５４は、定着ベルト５１の内周面に接触し、定着ベルト５１を加熱する内部加熱部材である。外部加熱ローラ５９は、定着ベルト５１の外周面に接触し、定着ベルト５１を加熱する外部加熱部材である。

規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８は、内部加熱ローラ５４と外部加熱ローラ５９との間で定着ベルト５１を挟持するように配置され、定着ベルト５１の軌道を規制する規制部材である。本実施形態では、規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８は、図示の位置に固定されており、後述の内部加熱ローラ５４又は外部加熱ローラ５９の移動に拘らず、定着ベルト５１の挟持した部分の位置を規制する。

また、定着装置５０は、定着ローラ５３と、加圧ローラ５２と、テンションローラ５５と、補助ローラ５６とを備える。定着ローラ５３は、内部加熱ローラ５４とは別に定着ベルト５１の内側に配置され、定着ベルト５１を張架する張架ローラである。加圧ローラ５２は、外部加熱ローラ５９とは別に定着ベルト５１の外側に配置され、定着ベルト５１を定着ローラ５３との間で挟持することにより、画像が形成された記録材Ｓが通過するニップ部Ｎを形成する対向部材である。

テンションローラ５５は、内部加熱ローラ５４を挟んで、規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８と反対側に配置され、定着ベルト５１を張架する第１張架ローラである。テンションローラ５５は、図２の矢印７０方向に移動可能で、不図示のバネなどの付勢手段により定着ベルト５１を付勢し、定着ベルト５１に所定のテンションを付与する。

補助ローラ５６は、外部加熱ローラ５９を挟んで、規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８と反対側に配置され、定着ベルト５１を張架する第２張架ローラである。補助ローラ５６は、図示の位置に固定され、定着ベルト５１を外部加熱ローラ５９に巻き付けるようにしている。

本実施形態では、このように、内部加熱ローラ５４と外部加熱ローラ５９とにそれぞれ隣接するように、テンションローラ５５又は補助ローラ５６を配置している。これにより、内部加熱ローラ５４及び外部加熱ローラ５９が所定位置に存在する場合に、定着ベルト５１と内部加熱ローラ５４との内部接触面積と、定着ベルト５１と外部加熱ローラ５９との外部接触面積とを同じにできるようにしている。そして、後述するように、内部加熱ローラ５４又は外部加熱ローラ５９が所定位置から移動した場合に、これらの接触面積を所望に変化させ易くしている。

例えば、図２の構造で、補助ローラ５６がないと仮定した場合、外部加熱ローラ５９に対する定着ベルト５１の巻き付き量を確保しにくくなり、内部接触面と外部接触面積が大きく異なってしまう。この場合、後述する内部加熱ローラ５４又は外部加熱ローラ５９の移動による接触面積の変更の効果が得にくくなる。したがって本実施形態では、上述のようにテンションローラ５５及び補助ローラ５６を配置している。なお、テンションローラ５５と補助ローラ５６の位置は逆であっても良い。また、内部加熱ローラ５４と外部加熱ローラ５９との位置も逆であっても良い。

以下、より具体的に説明する。同図において、６０はニップ部Ｎの記録材出口側に、定着ベルト５１及び加圧ローラ５２の表面に当接または近接するようにそれぞれ配置されたシート分離爪、６１は記録材をニップ部Ｎへ搬送する搬送ガイドである。

定着ベルト５１は、基層としてポリイミド等の耐熱樹脂、もしくはＳＵＳ、Ｎｉ等の金属製のベルトからなり、厚みは２０〜１００μｍ程度である。基層の上にはシーコーンゴム等からなる弾性層を２０〜５００μｍ程度を有し、その外には離型層として、ＰＦＡ層を３０〜１００μｍで形成している。

定着ローラ５３はアルミ芯金にスポンジや耐熱シリコンゴム等の弾性層を５〜１０ｍｍ有するφ５０のローラで構成され、図示しない駆動モータにより回転駆動される。本実施形態では、内部加熱ローラ５４及び外部加熱ローラ５９により定着ベルト５１の加熱を行うため、定着ローラ５３内には加熱源としてのヒータを配設していない。このため、定着ローラ５３の弾性層の熱伝導率を小さくする必要がない。これにより定着ローラ５３の弾性層を厚くしたり、弾性層としてスポンジを採用したりすることが可能となり、ニップ部の幅を大きくできる。

内部加熱ローラ５４は、アルミニウムや鉄等の金属でできた芯金を基層として、その表面に耐熱性のフッ素コートの離型層を被覆してあるφ３０のローラで、定着ベルト５１の内面を加熱する。内部加熱ローラ５４内には加熱源６２が配設され、加熱源６２はハロゲンヒータ等の熱発生素子であって、内部加熱ローラ５４の内側面を赤外線加熱する。

６４は温度検知素子であり、この温度検知素子６４の出力信号に基づいて内部加熱ローラ５４表面の温度を検知し、温度制御装置６５をへて加熱源６２が制御され、内部加熱ローラ５４は所定の温度に制御される。本実施形態においては２２０℃に制御されている。

内部加熱ローラ５４及び温度検知素子６４は、移動機構９０によって、矢印７１の方向に移動可能となっている。移動機構９０としては、例えば、カム機構が挙げられる。即ち、内部加熱ローラ５４及び温度検知素子６４を支持する支持部を、定着装置５０のケースに設けたガイドレールなどにより矢印７１方向に移動自在に支持する。この支持部は、矢印７１の何れかの方向にバネなどの付勢手段により付勢されている。また、支持部は、モータ回転するカムと当接し、このカムの位相によって、付勢手段の付勢方向と反対方向に押されるようにする。これにより、カムを回転させることにより、内部加熱ローラ５４及び温度検知素子６４を矢印７１の方向に移動可能となる。なお、カム機構に代えて、送りねじ機構などの他の手段によって移動させるようにしても良い。

本実施形態では、このように移動機構９０によって内部加熱ローラ５４を移動させることにより、定着ベルト５１と内部加熱ローラ５４との接触面積（内部接触面積）を変化させられるようにしている。そして、内部加熱ローラ５４から定着ベルト５１の内面に与える熱量を変化させられるようにしている。

外部加熱ローラ５９は、アルミニウムや鉄等の金属でできた芯金を基層として、その表面に耐熱性のフッ素コートの離型層を被覆してあるφ３０のローラで、定着ベルト５１の外面を加熱する。外部加熱ローラ５９内には加熱源６３が配設され、加熱源６３はハロゲンヒータ等の熱発生素子であって、外部加熱ローラ５９の内側面を赤外線加熱する。

６６は温度検知素子であり、この温度検知素子６６の出力信号に基づいて外部加熱ローラ５９表面の温度を検知し、温度制御装置６７をへて加熱源６３が制御され、外部加熱ローラ５９は所定の温度に制御される。本実施形態においては２２０℃に制御されている。

外部加熱ローラ５９及び温度検知素子６６は、移動機構９１によって、矢印７２の方向に移動可能となっている。移動機構９１の構成は、上述の移動機構９０と同じである。本実施形態では、このように移動機構９１によって外部加熱ローラ５９を移動させることにより、定着ベルト５１と外部加熱ローラ５９との接触面積（外部接触面積）を変化させられるようにしている。そして、外部加熱ローラ５９から定着ベルト５１の外面に与える熱量を変化させられるようにしている。

６８は表面温度検知素子であり、この表面温度検知素子６８の出力信号に基づいて定着ベルト５１表面の温度を検知し、通紙可否判断手段６９により定着ベルト５１の温度が所定の温度になったときに、通紙を開始する。

テンションローラ５５は、外径φ１６のＳＵＳのローラで、矢印７０の方向に移動可能にすることで、内部加熱ローラ５４および外部加熱ローラ５９が移動した場合でも、定着ベルトに所定のテンションを与える。

補助ローラ５６は、外径φ１２のＳＵＳのローラで、定着ベルト５１とベルト内面で接触することで、定着ベルト５１の軌道を変化させ、外部加熱ローラ５９と定着ベルト５１の接触面積を広くなるように配設されている。

規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８は外径φ１０のＳＵＳのローラで、両ローラ対で定着ベルト５１を挟むことで、定着ベルト５１の軌道を規制している。規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８が定着ベルト５１の軌道を規制することで、内部加熱ローラ５４及び外部加熱ローラ５９の位置を変化させたときに、内部接触面積と外部接触面積とをそれぞれ独立に変化させることが可能となる。内部加熱ローラ５４及び外部加熱ローラ５９と定着ベルト５１の接触面積を変化させることで、定着ベルト５１の内面および外面に与える熱量を変化させる。

本実施形態では、上述の移動機構９０、９１が、定着ベルト５１と内部加熱ローラ５４との接触面積と、定着ベルト５１と外部加熱ローラ５９との接触面積との少なくとも何れかを変更する変更手段に相当する。即ち、規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８の規制により、移動機構９０のみを移動させれば内部接触面積のみを変化させることができ、移動機構９１のみを移動させれば外部接触面積のみを変化させることができる。そして、移動機構９０、９１を移動させれば、内部接触面積と外部接触面積との両方を変化させることができる。

このように、規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８の規制により、内部接触面積と外部接触面積とをそれぞれ変化させることができる点について図３及び図４を用いて説明する。

図３及び図４は、規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８が無い場合の比較例である。図３に示すように、外部加熱ローラ５９を矢印７４の方向に移動することにより定着ベルト５１と外部加熱ローラ５９の接触面積は減らすことはできる。但し、この場合、定着ベルト５１と内部加熱ローラ５４の接触面積も減ってしまう。このため、比較例においては定着ベルト５１の表面だけでなく内面の温度も下がってしまい、薄紙の後に厚紙を通紙するときにダウンタイムが長くなってしまう。また、外部加熱ローラ５９の移動量が同じ場合でも、規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８が無い場合は接触面積の変化量が少なくなってしまう。

一方、図４に示すように、外部加熱ローラ５９を矢印７７の方向に、内部加熱ローラ５４は矢印７８の方向に動かすことにより、定着ベルト５１と外部加熱ローラ５９との接触面積を増やすことは可能である。しかしながら、比較例においては定着ベルト５１と内部加熱ローラ５４との接触面積も増えてしまう。また、内部加熱ローラ５４と定着ベルト５１との接触面積を減らすために内部加熱ローラ５４の位置を矢印７８の反対の方向に戻すと外部加熱ローラ５９と定着ベルト５１の接触面積が減ってしまう。したがって、比較例においては定着ベルト５１の表面だけでなく内面の温度が上がってしまい、ダウンタイムが長くなってしまう。

これに対して本実施形態の場合には、規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８を、内部加熱ローラ５４と外部加熱ローラ５９との間に配置することで、何れか一方のローラを移動させても、他方のローラと定着ベルト５１との接触面積は変化しない。言い換えれば、内部加熱ローラ５４と外部加熱ローラ５９との間の定着ベルト５１の位置を規制することで、一方のローラの動きが他方のローラと定着ベルト５１との位置関係に影響を及ぼすことを防止している。この結果、本実施形態の場合には、内部接触面積と外部接触面積とを独立に変化させることができるようになる。

また、本実施形態では、定着ベルト５１はニップ部Ｎ通過後、内部加熱ローラ５４、規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８、外部加熱ローラ５９の順番に接触するようにしている。規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８は、内部加熱ローラ５４と外部加熱ローラ５９と定着ベルト５１の接触面積を制御するために、内部加熱ローラ５４と外部加熱ローラ５９の間の位置で定着ベルト５１と接触する。また、定着ベルト５１の内面は雰囲気温度が高くなるため熱が奪われ難いのに対し、表面は雰囲気温度が高くならないため、熱を奪われ易い。したがって定着ベルト５１表面は外部加熱ローラ５９から加熱されてから、できるだけ短時間でニップ部Ｎに到達することが望ましい。

このために本実施形態では、外部加熱ローラ５９は定着ベルト５１の回転方向でニップ部Ｎの直前で定着ベルト５１に接触するようにしている。なお、上述のように定着ベルト５１の内面は熱が奪われにくいため、内部加熱ローラ５４は定着ニップから比較的離れた位置で定着ベルトに加熱しても、定着ベルト５１の内面の温度低下は少ない。

［制御部］
本実施形態の場合、上述したように内部加熱ローラ５４及び外部加熱ローラ５９を移動させるべく、制御手段である制御部２００が、移動機構９０、９１を制御している。制御部２００は、例えば、ユーザが画像形成装置の不図示の操作部で設定した記録材の種類から、その記録材の坪量を推定し、その坪量に基づいて移動機構９０、９１を制御する。

例えば、制御部２００は、記録材の坪量が第１の所定量以下の場合（例えば記録材が薄紙の場合）に、外部接触面積が内部接触面積よりも小さくなるように、移動機構９０、９１を制御する。一方、記録材の坪量が第１の所定量以上である第２の所定量以上の場合（例えば記録材が厚紙の場合）に、外部接触面積が内部接触面積よりも大きくなるように、移動機構９０、９１を制御する。

なお、第１の所定量と第２の所定量は同じでも良いが、第２の所定量を第１の所定量よりも大きくすることが好ましい。そして、例えば、坪量が、第１の所定量以下の場合を薄紙、第１の所定量よりも大きく第２の所定量未満の場合を普通紙、第２の所定量以上の場合を厚紙として、以下に説明するような制御を行うようにしても良い。このような制御について、図５ないし図７を用いて具体的に説明する。まず、外部加熱ローラ５９及び内部加熱ローラ５４の、薄紙用の位置を図５により、厚紙用の位置を図６によりそれぞれ説明する。

［薄紙用の位置］
図５は、外部加熱ローラ５９及び内部加熱ローラ５４が薄紙用の位置に移動した場合の定着装置の構成の説明図である。ニップ部Ｎに薄紙を通紙する場合は、記録材Ｓの熱容量が小さいため、通紙によって定着ベルト５１表面から奪われる熱量は少ない。したがって、外部加熱ローラ５９から定着ベルト５１の表面に与える熱量は少なくて良い。このため、本実施形態では、外部加熱ローラ５９を矢印７４が示す向きに移動することにより、定着ベルト５１と外部加熱ローラ５９との接触面積をスタンバイ状態よりも小さくしている。そして、外部加熱ローラ５９から定着ベルト５１の表面に与える熱量を減らしている。

例えば、外部加熱ローラ５９の移動量によっては、接触面積をスタンバイ状態の半分にできるし、接触面積をゼロにすることも可能である。なお、スタンバイ状態とは、後述する普通紙を通紙する場合の内部加熱ローラ５４及び外部加熱ローラ５９の位置であり、内部接触面積と外部接触面積とがほぼ同じとなる位置である。

また、本実施形態では、内部加熱ローラ５４を矢印７３が示す向きに移動させている。そして、定着ベルト５１と内部加熱ローラ５４との接触面積をスタンバイ状態より増やし、内部加熱ローラ５４から定着ベルト５１の内周面に与える熱量を増やすようにしている。この理由は次の通りである。

即ち、薄紙だけを通紙するのであれば、定着ベルト５１の内面（内周面）に与える熱量は下げることも可能である。但し、両方のローラから与える熱量を下げてしまうと、次に普通紙や厚紙を通紙したいときに、定着ベルト５１の温度を上げるのに時間がかかってしまい、ダウンタイムが長くなってしまう。一方、ダウンタイムを短くすべく、定着ベルト５１の表面（外周面）に与える熱量を大きくすると、定着ベルト５１の表面の温度が上がってしまう。そして、トナー画像が溶融しすぎて発生する、所謂高温オフセットや、記録材Ｓに与える熱量が多すぎて紙しわが発生する場合がある。そこで本実施形態では、定着ベルト５１の表面への影響が少ない定着ベルト５１の内周面を加熱する内部加熱ローラ５４との内部接触面積を大きくして、定着ベルト５１に蓄熱量を多くするようにしている。そして、薄紙から普通紙又は厚紙に切り替えた時のダウンタイムを短くしている。

［厚紙用の位置］
図６は、外部加熱ローラ５９及び内部加熱ローラ５４が厚紙用の位置に移動した場合の定着装置の構成の説明図である。ニップ部Ｎに厚紙を通紙する場合は、記録材Ｓの熱容量が大きいため、通紙によって定着ベルト５１表面から奪われる熱量が多い。したがって、外部加熱ローラ５９から定着ベルト５１の表面に与える熱量を多くする必要がある。このため、本実施形態では、外部加熱ローラ５９を矢印７６が示す向きに移動することにより、定着ベルト５１と外部加熱ローラ５９との接触面積をスタンバイ状態よりも大きくしている。そして、外部加熱ローラ５９から定着ベルト５１の表面に与える熱量を増やしている。

また、本実施形態では、内部加熱ローラ５４を矢印７５が示す向きに移動させている。そして、定着ベルト５１と内部加熱ローラ５４との接触面積をスタンバイ状態よりも減らし、内部加熱ローラ５４から定着ベルト５１の内周面に与えられる熱量を減らすようにしている。この理由は次の通りである。

即ち、厚紙だけを通紙するのであれば、定着ベルト５１の内面（内周面）に与える熱量を上げることも可能である。但し、両方のローラから与える熱量を上げてしまうと、次に普通紙や薄紙を通紙したいときに、定着ベルト５１の温度を下げるのに時間がかかってしまい、ダウンタイムが長くなってしまう。一方、定着ベルト５１の表面（外周面）に与える熱量を小さくすると、定着ベルト５１の表面の温度が下がってしまう。そして、トナー画像が充分に溶融できずに発生する、所謂低温オフセットが発生する場合がある。そこで本実施形態では、定着ベルト５１の表面への影響が少ない定着ベルト５１の内周面を加熱する内部加熱ローラ５４との内部接触面積を小さくして、定着ベルト５１に蓄熱量を少なくするようにしている。そして、厚紙から普通紙又は薄紙に切り替えた時のダウンタイムを短くしている。

［制御の流れ］
次に、本実施形態の制御の流れの１例について、図７を用いて説明する。プリントジョブがない場合、定着装置はスタンバイ状態で待機している（Ｓ１）。スタンバイ状態では、外部加熱ローラ５９及び内部加熱ローラ５４は図２に示した位置に配置される。また、この場合、表面温度検知素子６８で検知される定着ベルト５１表面の温度は外部加熱ローラ５９及び内部加熱ローラ５４から与えられる熱量により、およそ１９０℃となっている。スタンバイ状態からプリントジョブが開始されると（Ｓ２）、制御部２００が、通紙される記録材Ｓの坪量を確認する（Ｓ３）。記録材Ｓの坪量が６３ｇ／ｍ^２（第１の所定量）以下の薄紙が通紙される場合は、外部加熱ローラ５９及び内部加熱ローラ５４を、図５に示した薄紙用の位置にそれぞれ移動させる（Ｓ４、Ｓ５）。

外部加熱ローラ５９と内部加熱ローラ５４が薄紙用の位置に移動すると、定着ベルト５１の表面に与えられる熱量が大きく減るため、定着ベルト５１の表面は与えられる熱量で平衡の取れる温度まで急激に低下する。定着ベルト５１の表面の温度がスタンバイ時の温度である１９０℃から１６０℃に下がったかを定着ベルト５１の表面温度検知素子６８で確認する（Ｓ６）。Ｓ６では、表面温度検知素子６８により検知温度が１５０℃以上１６０℃以下の範囲であるかを確認する。

そして、Ｓ６で１６０℃まで下がっていない場合、即ち、表面温度検知素子６８により検知温度が１６０℃よりも高い場合には、定着装置５０を所定時間、空回転し（Ｓ７）、Ｓ６に戻る。Ｓ６で、定着ベルト５１の表面温度が１６０℃以下となったことを確認したら、定着装置５０への通紙を開始し（Ｓ８）、画像の定着を行う。このようなステップを薄紙に対する画像形成のジョブが終了するまで通紙を継続する（Ｓ９、Ｓ１０）。

薄紙通紙の場合は、記録材Ｓの熱容量が小さいため、通紙によって定着ベルト５１表面から奪われる熱量は小さい。したがって外部加熱ローラ５９と定着ベルト５１の表面の接触が少なくても、通紙による定着ベルト５１表面の温度低下は小さく、１５０℃以上で推移する。ジョブが終了したら、通紙を終了し（Ｓ１１）、外部加熱ローラ５９及び内部加熱ローラ５４をスタンバイ状態の位置に戻し（Ｓ１２、Ｓ１３）、スタンバイ状態に移行する（Ｓ１４）。

これにより、外部加熱ローラ５９の定着ベルト５１との接触面積が大きくなり、定着ベルト５１の表面の温度は与えられる熱量で平衡の取れる１９０℃まで上昇する。本実施形態においては、薄紙通紙時には内部加熱ローラ５４と定着ベルト５１の内面との接触面積を多くしている。このため、定着ベルト５１の内面に多くの熱量が与えられて、内面が高い温度に保たれており、短時間で定着ベルト５１の温度はスタンバイ状態の温度に到達する。

次に、Ｓ３で、記録材Ｓの坪量が６３ｇ／ｍ^２よりも大きく２０９ｇ／ｍ^２未満である普通紙が通紙されることを確認した場合、外部加熱ローラ５９と内部加熱ローラ５４の位置はスタンバイ状態であれば良いため、両ローラの移動は行わない。そして、表面温度検知素子６８により検知した定着ベルト５１の温度が、１８０℃以上１９０℃以下（１８０〜１９０℃）であることを確認する（Ｓ１５）。スタンバイ温度が１９０℃であることから、通常はすぐに通紙が開始できるが、普通紙通紙のジョブの直前に薄紙通紙や厚紙通紙のジョブを行っていた場合には、１８０〜１９０℃の範囲にいない場合がある。このため、その場合は、表面温度検知素子６８による検知温度が１８０〜１９０℃の範囲になるまで、定着装置５０の空回転を行う（Ｓ１６）。定着ベルト５１の表面温度が１８０〜１９０℃の範囲になったら、定着装置５０への通紙を開始し（Ｓ１７）、ジョブの終了まで通紙を継続する（Ｓ１８、Ｓ１９）。ジョブが終了したら、通紙を終了し（Ｓ２０）、そのままスタンバイ状態に移行する（Ｓ１４）。

次に、Ｓ３で、記録材Ｓの坪量が２０９ｇ／ｍ^２（第２の所定量）以上の厚紙が通紙されることを核にした場合、外部加熱ローラ５９及び内部加熱ローラ５４を、図６に示した厚紙用の位置にそれぞれ移動させる（Ｓ２１、Ｓ２２）。

外部加熱ローラ５９と内部加熱ローラ５４が厚紙用の位置に移動すると、定着ベルト５１の表面に与えられる熱量が大きく増えるため、定着ベルト５１の表面は与えられる熱量で平衡の取れる温度まで急激に上昇する。定着ベルト５１の表面の温度がスタンバイ時の温度である１９０℃から２１０℃に上がったかを定着ベルト５１の表面温度検知素子６８で確認する（Ｓ２３）。Ｓ２３では、表面温度検知素子６８により検知温度が２００℃以上２１０℃以下の範囲であるかを確認する。

そして、Ｓ２３で２００℃まで上がっていない場合、即ち、表面温度検知素子６８により検知温度が２００℃よりも低い場合には、定着装置５０を所定時間、空回転し（Ｓ２４）、Ｓ２３に戻る。Ｓ２３で、定着ベルト５１の表面温度が２００℃以上となったことを確認したら、定着装置５０への通紙を開始し（Ｓ２５）、画像の定着を行う。このようなステップを厚紙に対する画像形成のジョブが終了するまで通紙を継続する（Ｓ２６、Ｓ２７）。

厚紙通紙の場合は、記録材Ｓの熱容量が大きいため、通紙によって定着ベルト５１表面から奪われる熱量は大きい。本実施形態では、外部加熱ローラ５９と定着ベルト５１の表面の接触が大きいため、通紙による定着ベルト５１表面の温度低下は小さく、２００℃以上で推移する。ジョブが終了したら、通紙を終了し（Ｓ２８）、外部加熱ローラ５９及び内部加熱ローラ５４をスタンバイ状態の位置に戻し（Ｓ２９、Ｓ３０）、スタンバイ状態に移行する（Ｓ１４）。

これにより、外部加熱ローラ５９の定着ベルト５１との接触面積が小さくなり、定着ベルト５１の表面の温度は与えられる熱量で平衡の取れる１９０℃まで下降する。本実施形態においては、厚紙通紙時には内部加熱ローラ５４と定着ベルト５１の内面との接触面積を小さくしている。このため、定着ベルト５１の内面に与えられる熱量が少なくなって、定着ベルト内面は低い温度に保たれており、短時間で定着ベルト５１の温度はスタンバイ状態の温度に到達する。

なお、図７の説明では、薄紙のジョブの終了時、又は、厚紙のジョブの終了時に、それぞれスタンバイ状態に戻している。但し、薄紙の後に厚紙のジョブを、或いは、厚紙の後に薄紙のジョブを行う場合には、スタンバイ状態に戻すことなくそれぞれの記録材の種類に対する位置に、外部加熱ローラ５９及び内部加熱ローラ５４を移動させても良い。

また、本実施形態では、外部加熱ローラ５９が定着ベルト５１の表面に与える熱量を多くしたときは、内部加熱ローラ５４が定着ベルト５１の内面に与える熱量を小さくしている。但し、例えば非常に熱容量の大きい記録材の場合には、内部加熱ローラ５４が定着ベルト５１の内面に与える熱量も多くすることを組み合わせても良い。

また、本実施形態では、定着ベルト５１の表面のみ温度検知を行っているが、定着ベルト５１の内面にも温度検知素子を設けても良い。そして、外部加熱ローラ５９は定着ベルト５１の表面の温度で、内部加熱ローラ５４は定着ベルト５１の内面の温度で、定着ベルト５１の与える熱量を制御する。この場合、温度検知素子６４、６６を省略しても良い。このように構成することで、さらに精度良く与える熱量を制御が可能となり、ダウンタイムの更なる低減が可能となる。

また、本実施形態では、加熱源６２、６３の温度設定自体は、記録材の種類に拘らず一定としている。但し、加熱源６２、６３の温度設定を記録材の種類に応じて切り換える制御も、上述のローラの移動の制御と同時に行うようにしても良い。例えば、薄紙を通紙する場合には、外部加熱ローラ５９の加熱源６３の設定温度を普通紙のときよりも小さくする。この場合に、内部加熱ローラ５４の加熱源６２の設定温度は普通紙のときと同じとしても良いし、普通紙のときよりも大きくしても良い。一方、厚紙を通紙する場合には、外部加熱ローラ５９の加熱源６３の設定温度を普通紙のときよりも大きくする。この場合に、内部加熱ローラ５４の加熱源６２の設定温度は普通紙のときと同じとしても良いし、普通紙のときよりも小さくしても良い。

このように構成される本実施形態の場合、定着ベルト５１と内部加熱ローラ５４との接触面積と、定着ベルト５１と外部加熱ローラ５９との接触面積との少なくとも何れかを変更することにより、定着ベルト５１による加熱量を素早く変更できる。即ち、定着ベルト５１の温度を大きく変化させたいジョブでダウンタイムを減らす効果が大きくなる。たとえば厚紙ジョブ直後の薄紙ジョブや、薄紙ジョブ直後の厚紙ジョブでダウンタイムを大幅に低減することができる。このため、異なる種類の記録材を使い分けながら画像形成を行っても、生産性の低下を抑制できる。

例えば、内部加熱ローラ５４及び外部加熱ローラ５９の設定温度を変化させるだけで、定着ベルト５１に与える熱量を変化させることも可能であるが、設定温度の変更が反映されるまである程度の時間を要する。特に与える熱量を少なくしたいときに温度を下げたくても、内部加熱ローラ５４及び外部加熱ローラ５９にはある程度の熱容量があるため、急激には温度は下がらず、与える熱量も急激には下げることができない。

これに対して本実施形態のように、内部加熱ローラ５４及び外部加熱ローラ５９を移動させて定着ベルと５１との接触面積を減らすと、急激に定着ベルトに与える熱量を変化させることができる。例えば離間する方向に移動すれば、与える熱量をゼロにすることも可能である。このように内部加熱ローラ５４及び外部加熱ローラ５９と定着ベルト５１の接触面積を変化させることで、与える熱量を素早く変化させることが可能となり、結果として、定着ベルト５１の温度を素早く変化させることが可能となる。したがって、通紙する紙種が切り替わり、定着ベルト５１の温度を切り替えたいときに、切り替えのダウンタイムを減らすことが可能となる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図８を用いて説明する。上述の第１の実施形態では、規制部材としての規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８のローラ対で説明している。これに対して本実施形態の場合には、図８に示すように、規制内ローラ５７だけを設け、内部加熱ローラ５４を矢印８０の方向に移動させ、外部加熱ローラ５９は矢印７９の方向に移動させるようにしている。要は、内部加熱ローラ５４と外部加熱ローラ５９の移動方向を異ならせ、且つ、一方のローラの移動による影響が他方のローラに及ぼされにくいように、規制内ローラ５７を配置している。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様である。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図９を用いて説明する。上述の第１、第２の実施形態では、規制内ローラ５７と規制外ローラ５８とが固定で、外部加熱ローラ５９及び内部加熱ローラ５４を移動させて熱量を制御している。これに対して本実施形態の場合、図９に示すように、外部加熱ローラ５９と内部加熱ローラ５４を固定とし、規制内ローラ５７と規制外ローラ５８を矢印８１方向に移動させるようにしている。このために、規制内ローラ５７と規制外ローラ５８とは、移動機構９２によって、矢印８１の方向に移動可能となっている。そして、定着ベルト５１と外部加熱ローラ５９との接触面積、又は、定着ベルト５１と内部加熱ローラ５４との接触面積とを、それぞれ変更するようにしている。

例えば、厚紙通紙時は、矢印８１の図の右方向に規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８を移動することで、外部加熱ローラ５９から定着ベルト５１表面への熱量を多くし、内部加熱ローラ５４から定着ベルト５１内面への熱量を少なくすることが可能となる。一方、薄紙通紙時は、矢印８１の図の左方向に規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８を移動することで、外部加熱ローラ５９から定着ベルト５１表面への熱量を少なくし、内部加熱ローラ５４から定着ベルト５１内面への熱量を多くすることが可能となる。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態と同様である。

＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図１０を用いて説明する。上述の各実施形態では、内部加熱ローラと定着ローラとを別々にしている。これに対して本実施形態の場合、図１０に示すように、定着ローラ５３を内部加熱部材としている。即ち、定着ローラ５３内にハロゲンヒータなどの加熱源９４を設け、定着ベルト５１の内面を加熱するようにしている。また、本実施形態の場合、第３の実施形態と同様に、外部加熱ローラ５９と内部加熱ローラとしての定着ローラ５３を固定とし、規制内ローラ５７と規制外ローラ５８を矢印８２方向に移動させるようにしている。

また、本実施形態の場合、テンションローラ５５は、定着ローラ５３を挟んで、規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８と反対側に配置される。補助ローラ５６は、外部加熱ローラ５９を挟んで、規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８と反対側に配置される。本実施形態の場合、定着ローラ５３を内部加熱部材としているため、上述の各実施形態に比べて部品点数を少なくできる。その他の構成及び作用は、上述の第１の実施形態及び第３の実施形態と同様である。

＜他の実施形態＞
上述の各実施形態は、適宜組み合わせ可能である。例えば、内部加熱ローラ５４及び外部加熱ローラ５９の移動に加えて、規制内ローラ５７及び規制外ローラ５８を移動させて、定着ベルト５１に対する熱量を制御するようにしても良い。また、外部加熱ローラ５９と内部加熱ローラ５４との何れかを移動させるようにしても良い。この場合、定着ベルト５１と内部加熱ローラ５４との接触面積と、定着ベルト５１と外部加熱ローラ５９との接触面積との何れかが変更されることになる。また、規制部材としては、上述のローラ以外に、例えばベルトなどの他の回転体としても良く、更には、案内板などのガイド部材により構成することもできる。

５０・・・定着装置（像加熱装置）、５１・・・定着ベルト（加熱ベルト）、５２・・・加圧ローラ（対向部材）、５３・・・定着ローラ（張架ローラ、内部加熱部材）、５４・・・内部加熱ローラ（内部加熱部材）、５５・・・テンションローラ（第１張架ローラ）、５６・・・補助ローラ（第２張架ローラ）、５７・・・規制内ローラ（規制部材、規制ローラ）、５８・・・規制外ローラ（規制部材、規制ローラ）、５９・・・外部加熱ローラ（外部加熱部材）、９０、９１、９２・・・移動機構（変更手段）、１００・・・画像形成装置、２００・・・制御部（制御手段）、Ｎ・・・ニップ部、Ｓ・・・記録材

Claims (8)

1. 無端状の加熱ベルトを有し、前記加熱ベルトにより記録材に形成された画像を加熱する像加熱装置において、
   前記加熱ベルトの内周面に接触し、前記加熱ベルトを加熱する内部加熱部材と、
   前記加熱ベルトの外周面に接触し、前記加熱ベルトを加熱する外部加熱部材と、
   前記内部加熱部材と前記外部加熱部材との間に配置され、前記加熱ベルトの軌道を規制する規制部材と、
   前記内部加熱部材と、前記外部加熱部材と、前記規制部材とのうちの少なくとも何れかを移動させて、前記加熱ベルトと前記内部加熱部材との接触面積と、前記加熱ベルトと前記外部加熱部材との接触面積との少なくとも何れかを変更する変更手段と、を備えた、
   ことを特徴とする像加熱装置。
2. 前記規制部材は、前記加熱ベルトを挟持する１対の規制ローラである、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の像加熱装置。
3. 前記内部加熱部材とは別に前記加熱ベルトの内側に配置され、前記加熱ベルトを張架する張架ローラと、
   前記外部加熱部材とは別に前記加熱ベルトの外側に配置され、前記加熱ベルトを前記張架ローラとの間で挟持することにより、画像が形成された記録材が通過するニップ部を形成する対向部材と、を備えた、
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の像加熱装置。
4. 前記張架ローラは、前記加熱ベルトを加熱する加熱源を有しない、
   ことを特徴とする、請求項３に記載の像加熱装置。
5. 前記内部加熱部材を挟んで、前記規制部材と反対側に配置され、前記加熱ベルトを張架する第１張架ローラと、
   前記外部加熱部材を挟んで、前記規制部材と反対側に配置され、前記加熱ベルトを張架する第２張架ローラと、を備え、
   前記第１張架ローラと前記第２張架ローラとの何れかが、前記加熱ベルトのテンションを調整するテンションローラである、
   ことを特徴とする、請求項３又は４に記載の像加熱装置。
6. 前記加熱ベルトの内側に配置され、前記加熱ベルトを張架する張架ローラと、
   前記加熱ベルトの外側に配置され、前記加熱ベルトを前記張架ローラとの間で挟持することにより、画像が形成された記録材が通過するニップ部を形成する対向部材と、を備え、
   前記張架ローラは、前記内部加熱部材である、
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の像加熱装置。
7. 記録材に画像を形成する画像形成部と、
   画像が形成された記録材を加熱する、請求項１ないし６のうちの何れか１項に記載の像加熱装置と、を備えた、
   ことを特徴とする画像形成装置。
8. 記録材の坪量が第１の所定量以下の場合に、前記加熱ベルトと前記外部加熱部材との接触面積が、前記加熱ベルトと前記内部加熱部材との接触面積よりも小さくなるように、記録材の坪量が第１の所定量以上である第２の所定量以上の場合に、前記加熱ベルトと前記外部加熱部材との接触面積が、前記加熱ベルトと前記内部加熱部材との接触面積よりも大きくなるように、前記変更手段を制御する制御手段を有する、
   ことを特徴とする、請求項７に記載の画像形成装置。

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