JP2013225111A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着するために多くの熱量が必要な記録媒体から、多くの熱量が必要でない記録媒体へ印刷を切り替える場合において、汎用性があり、印刷品質や生産性をできる限り低下させることのない画像形成装置を提供する。
【解決手段】記録媒体Ｐとトナー像に熱と圧力を加えて記録媒体にトナー像を定着する定着装置１５を備えた画像形成装置は、定着装置の定着温度を検知する定着温度検知手段２７と、定着温度検知手段で検知した定着温度を、第１の設定温度から、第１の設定温度よりも低い第２の設定温度に切り替える際に、定着装置に搬送される通過するシート状の冷却媒体ＰＡと、当該冷却媒体を通過させることによる温度低下情報が記憶された記憶手段３２と、記憶手段に記憶された温度低下情報に基づき、冷却媒体の通過枚数を算出し、同算出枚数の冷却媒体を定着装置に搬送するように制御する制御手段３０を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着温度を制御可能な画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、用紙などの記録媒体に現像剤であるトナーで形成されたトナー像を転写し、この転写されたトナー像を定着装置が備えた熱と圧力を加える定着ニップを通過させることで、記録媒体に定着している。
画像形成装置では、記録媒体として紙種・紙厚など様々なものが使用されるが、これら紙種・紙厚よって最適な定着条件は異なっている。定着するために多くの熱量が必要な記録媒体から、多くの熱量が必要でない記録媒体へ印刷を切り替える場合、定着する熱量を少なくするために、定着ニップを形成する定着部材の温度が低下するまで待つ、定着速度を速くして記録媒体に与える定着熱量を抑える、あるいは定着装置に用紙を通紙するといった制御が行われる。例えば、特許文献１には、両面印刷用搬送により用紙を定着装置に通紙して定着温度を所定の温度まで低下させる内容が開示されている。

プロダクションプリンティング分野では、生産性と共に印刷品質が求められる。定着部材の温度が低下するまで待つという制御内容では、定着部材の温度が低下するまでに多くの時間を要してしまい、生産性が大きく低下してしまう。また、定着速度を速くして定着熱量を抑えるという制御では、定着ニップでの圧接時間が低下するため、定着性が落ち、印刷品質が低下するという問題があった。
特許文献１では、定着速度を落として定着温度を低下させることや、定着ローラの温度が低下するまで待つことをしないので、生産性を落とさないという利点はあるが、両面印刷用搬送により用紙を定着装置に通紙して定着温度を所定の温度まで低下させているので、両面印刷機能を備えていなければ定着温度を低下することができず、汎用性を求める場合、改善の余地がある。
本発明は、定着するために多くの熱量が必要な記録媒体から、多くの熱量が必要でない記録媒体へ印刷を切り替える場合において、汎用性があり、印刷品質や生産性をできる限り低下させることのない画像形成装置を提供することを、その目的とする。

本発明に係る、記録媒体とトナー像に熱と圧力を加えて記録媒体にトナー像を定着する定着装置を備えた画像形成装置では、定着装置の定着温度を検知する定着温度検知手段と、定着温度検知手段で検知した定着温度を、第１の設定温度から、第１の設定温度よりも低い第２の設定温度に切り替える際に、定着装置に搬送されて通過するシート状の冷却媒体と、当該冷却媒体を通過させることによる温度低下情報が記憶された記憶手段と、記憶手段に記憶された温度低下情報に基づき、冷却媒体の通過枚数を算出し、同算出枚数の冷却媒体を定着装置に搬送するように制御する制御手段を有することを特徴としている。

本発明によれば、定着するために多くの熱量が必要な記録媒体が定着装置を通過した後に、定着温度を第１の設定温度から、第１の設定温度よりも低い第２の設定温度に切り替える際に、シート状の冷却媒体を定着装置に搬送して通過させるので、定着するために多くの熱量が必要な記録媒体から、多くの熱量が必要でない記録媒体へ印刷を切り替える場合において、冷却媒体によって定着温度を吸収して定着温度を低下させことができる。このため、印刷速度や定着温度を自然放熱により低下させる場合よりも、印刷品質を落とすことなく、生産性の低下も抑えることができる。
また、冷却媒体を通過させることによる温度低下情報が記憶された記憶手段に記憶された温度低下情報に基づき、冷却媒体の通過枚数を算出し、同算出枚数の冷却媒体を定着装置の定着ニップに搬送するので、従来のように両面印刷用搬送により用紙を定着装置に通過させる必要がないので、両面印刷機能のない汎用的な装置においても定着温度を効率よく低下させることができる。

本発明に係る画像形成装置の一形態を示す要部構成図。 定着装置の一形態と、その制御系の構成を示す拡大図。 前の記録媒体と次の記録媒体の紙厚による定着温度の温度低下側の違いを示すデータテーブル示す図。 冷却媒体１枚通紙当たりの紙厚による低下温度のデータテーブルを示す図。 定着ローラの温度を第１の設定温度から第１の設定温度よりも低い第２の設定温度に切り替える際の、従来の定着温度の制御内容を示すフローチャート。 定着ローラの温度を第１の設定温度から第１の設定温度よりも低い第２の設定温度に切り替える際の、本発明における定着温度の制御内容を示すフローチャート。 図４のデータテーブルの自動更新の制御内容を示すフローチャート。 図４のデータテーブルの手動更新の制御内容を示すフローチャート。 ニップ幅調整手段を備えた定着装置の一形態と、その制御系の構成を示す拡大図。 ニップ幅調整手段によるニップ幅調整の制御内容を示すフローチャート。

本発明は、定着するために多くの熱量が必要な記録媒体から、多くの熱量が必要でない記録媒体へ印刷を切り替える場合に際して、以下の特徴を有する。要するに、定着するために多くの熱量が必要な記録媒体が定着装置の定着ニップを通過した後に、ユーザーからの印刷指示ではない記録媒体を冷却媒体として通紙することで、当該冷却媒体に熱量を移して、定着ニップでの定着温度を強制的に低下させることが特徴になっている。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１に示す、本発明にかかる画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いて４色フルカラーの画像を形成するものであり、特に多数枚の記録媒体となる用紙を連続的に搬送して高速で印刷を行うプロダクション用途に適した画像形成装置である。この画像形成装置は、中間転写体となり、複数のローラに巻き掛けられ、図中矢印Ｂ方向に向かって走行する転写ベルト１０に沿って配置された４つの画像形成ユニット１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと、制御手段３０を備えている。

画像形成ユニット１ａは、像担持体となる感光体ドラム２ａと、帯電手段３ａと、露光手段４ａと、現像手段５ａと、転写手段６ａと、クリーニング手段７ａとを備えて構成されている。画像形成ユニット１ｂ〜１ｄも、画像形成ユニット１ａと同様に、感光体ドラム２ｂ〜２ｄ、帯電手段３ｂ〜３ｄ、露光手段４ｂ〜４ｄ、現像手段５ｂ〜５ｄ、転写手段６ｂ〜６ｄ、クリーニング手段７ｂ〜７ｄを備えて構成されている。画像形成ユニット１ａ〜１ｄは、例えば、画像形成ユニット１ａがイエロー、画像形成ユニット１ｂがマゼンタ、画像形成ユニット１ｃがシアン、画像形成ユニット１ｄがブラック、とそれぞれ異なる色の画像を形成する。

感光体ドラム２ａは、画像形成時に図中矢印Ａ方向に回転を始め、画像形成動作が終了するまで回転を続ける。感光体ドラム２ａが回転を開始すると、帯電手段３ａに帯電用の帯電バイアスが印加され、感光体ドラム２ａの表面に負の電荷が均一に帯電される。その後、帯電された感光体ドラム２ａの表面に、露光手段４ａから画像データに応じてレーザ光が照射され、感光体ドラム２ａに画像データに応じた静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム２ａの回転により静電潜像が形成された部分が現像手段５ａと対向する位置に到達すると、現像手段５ａから負電荷に帯電した現像剤となるイエローのトナーが静電潜像へと引き付けられ、静電潜像がトナーにより現像されて感光体ドラム２ａ上にトナー像が形成される。

感光体ドラム２ａ上に形成されたトナー像は、転写ベルト１０を挟んで感光体ドラム２ａと対向配置された転写手段６ａと対向する位置に到達すると、転写手段６ａに印加された１次転写用の転写バイアスの作用によって転写ベルト１０側に引きつけられ、図中矢印Ｂ方向に走行移動している転写ベルト１０上に転写（一次転写）される。転写ベルト１０に転写されずに感光体ドラム２ａ上に残留したトナーは、クリーニング手段７ａにより清掃される。

画像形成ユニット１ａに続いて画像形成ユニット１ｂでも同様に画像形成動作が行われ、感光体ドラム２ｂ上に形成されたマゼンタのトナー像が、転写手段６ｂに印加された転写バイアスの作用により転写ベルト１０上に転写（一次転写）される。このとき、感光体ドラム２ｂ上に形成されたトナー像が転写手段６ｂと対向する位置に到達するタイミングが、感光体ドラム２ａから転写ベルト１０上に転写されたトナー像が転写ベルト１０の移動により転写手段６ｂの位置に到達するタイミングに合うように、例えば制御手段３０で制御されることで、感光体ドラム２ａから転写されたトナー像と感光体ドラム２ｂから転写されたトナー像とが転写ベルト１０上で重ね合わされる。

同様に、画像形成ユニット１ｃの感光体ドラム２ｃ上に形成されたシアンのトナー像と、画像形成ユニット１ｄの感光体ドラム２ｄ上に形成されたブラックのトナー像が、順次転写ベルト１０上に転写されることにより、転写ベルト１０上にはフルカラーのトナー像が形成されることになる。

本実施の形態にかかる画像形成装置において、記録媒体となる用紙Ｐの搬送経路には、用紙Ｐを給紙する給紙部１１と、レジスト部１２と、２次転写手段１３と、搬送ベルト１４と、定着装置１５とが設けられている。給紙部１１は、複数の給紙トレイ１１Ａ、１１Ｂを備えていて、各給紙トレイ１１Ａ、１１Ｂにそれぞれ異なる用紙Ｐが収納されている。給紙部１１としては給紙トレイ１１Ａ、１１Ｂに限定されるものではなく、図示しない手差しトレイを画像形成装置が備えている場合には、この手差しトレイも給紙部１１に含まれる。

予めユーザーにより印刷サイズとして指定されたサイズ、あるいは画像形成装置の制御手段３０が図示しないセンサによって自動的に複写原稿のサイズを検知し、同サイズの用紙Ｐが収納された、例えば給紙トレイ１１Ａから給紙された用紙Ｐは、図中矢印Ｈ方向に搬送され、レジスト部１２にて一旦待機する。そして、転写ベルト１０上に形成されたフルカラーのトナー像が転写ベルト１０の移動により２次転写手段１３と対向する位置に到達するタイミングで、レジスト部１２にて一旦待機した用紙Ｐが２次転写手段１３の位置に送り出されることにより、２次転写手段１３に印加された転写バイアスの作用によって転写ベルト１０上に形成されたフルカラーのトナー像が用紙Ｐ上に転写（二次転写）される。用紙Ｐに転写されずに転写ベルト１０上に残留したトナーは、ベルト清掃機構８によって清掃される。

フルカラーのトナー像が転写された用紙Ｐは、搬送ベルト１４により定着装置１５へと搬送される。そして、定着装置１５によって、用紙Ｐ上に転写されたフルカラーのトナー像が用紙Ｐに定着される。なお、定着装置１５の上流側には、定着装置１５に搬送される用紙Ｐの温度を検知する記録媒体温度検知手段となる用紙温度センサ１６が、その検知面を搬送経路に臨むようにして配置されている。

トナー像が定着された用紙Ｐは、図中矢印Ｌ１で示す経路を通って、図示しない排紙トレイ上に排出される。また、本形態に係る画像形成装置は、反転排紙や両面印刷を行う機能を備えている。このため、反転排紙や両面印刷を行う場合、トナー像が形成された用紙Ｐが図中矢印Ｌ２で示す経路を通って反転ローラ１７に一旦引き込まれ、反転ローラ１７が逆転することによって、反転した状態で送り出される。そして、反転排紙の場合には、反転した用紙Ｐが図中矢印Ｌ３で示す経路、経路Ｌ１を通って図示しない排紙トレイ上に排出される。また、両面印刷の場合には、反転した用紙Ｐが図中矢印Ｌ４で示す経路を通ってレジスト部１２に戻され、裏面への二次転写および定着が行われて、経路Ｌ１から排紙トレイ上に排出される。

図２は、定着装置１５と、その制御系の構成を示す拡大図である。この定着装置１５は、定着部材として定着ベルト２１を用いたベルト定着方式の定着装置であり、定着ベルト２１のほか、加熱ローラ２２、定着ローラ２３、テンションローラ２４、加圧ローラ２５等を備えている。加圧ローラ２５と定着ベルト２１は接触していて、両者の接触部を定着ニップＮとしている。

定着部材としての定着ベルト２１は、樹脂材料からなるベース層上に、弾性層、離型層が順次積層された多層構造の無端ベルトである。定着ベルト２１の弾性層は、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性材料で形成されている。定着ベルト２１の離型層は、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等で形成されている。定着ベルト２１の表層に離型層を設けることにより、トナー像Ｉに対する離型性（剥離性）が担保されることになる。定着ベルト２１は、２つのローラ部材（加熱ローラ２２、定着ローラ２３）に張架・支持されている。テンションローラ２４は、２つのローラ部材に張架された定着ベルト２１に一定のテンションを与える役割を持つ。

加熱ローラ２２は、金属材料からなる薄肉の円筒体であって、その円筒体の内部には熱源となるヒータ２６が固定して設けられている。ヒータ２６は、ハロゲンヒータやカーボンヒータであって、その両端部が定着装置１５の側板に固定されている。加熱ローラ２２は、その両端軸部が定着装置１５の側板に軸受を介して回転自在に取り付けられている。ヒータ２６は、電源部（交流電源）３１から出力制御された電力が供給されることで発熱するように構成されている。加熱ローラ２２は、このヒータ２６からの輻射熱によって加熱される。定着ベルト２１は、加熱ローラ２２によって加熱され、その表面から定着ニップＮで用紙Ｐ上のトナー像Ｉに熱が加えられる。ヒータ２６の出力制御は、定着装置１５の定着温度となる定着ベルト２１の表面温度を検知する定着温度検知手段となるサーモパイル等の定着ベルト温度センサ２７によるベルト表面温度の検知結果が制御手段３０に入力され、制御手段３０により電源部３１の出力制御が成されることで実行される。

制御手段３０は、ＣＰＵ、記憶手段となるＲＯＭ３２、ＲＡＭ、タイマーを備えた周知のコンピュータで構成されている。ＲＯＭ３２内には、図３、図４に示すデータテーブル３３，３４が書き換え可能に記憶されている。制御手段３０には、ＲＯＭ３２に記憶された温度低下情報を変更する変更手段３５と、シート状の冷却媒体となる冷却用紙ＰＡを通紙して定着温度を制御するか否かを設定する設定手段３６が接続されている。変更手段３５は、後述する温度検知機能を備えた冷却媒体ＰＢから読み取った、定着装置１５への通過前と通過後の温度差情報に基づいてＲＯＭ３２のデータテーブルの内容を手動で更新するものである。本形態において、制御手段３０は、画像形成装置の全体制御を行うとともに、定着温度の制御を行なう。

定着温度の制御とは、ヒータ２６に対する通電制御と、定着温度を第１の設定温度から、第１の設定温度よりも低温の第２の設定温度に低下させる際に、給紙部１１を制御して、印刷に使用していない用紙Ｐを冷却媒体として給紙する制御と、定着ニップを変更する制御である。

図３は、図２に示した前の用紙Ｐ（１）と次の用紙Ｐ（２）の紙厚による定着温度の温度低下側の違いを示すデータテーブル３３である。この定着装置１５では、紙厚によって定着温度を変化させている。図３では紙厚１から紙厚５に向かうに従い紙厚が厚くなっている。紙厚が厚い場合、定着させるために多くの熱量が必要となるため、定着温度を高く設定している。そのため前の用紙Ｐ（１）の紙厚が厚く、次の用紙Ｐ（２）の紙厚が薄い場合に、定着温度を低下させる必要がある。例えば、前の用紙Ｐ（１）が紙厚５であり、次の用紙Ｐ（２）が紙厚１の場合には、−２０℃定着温度を低下させる必要がある。つまり、第１の設定温度とは前の用紙Ｐ（１）に対する定着温度であり、第２の設定温度とは、次の用紙Ｐ（２）に対する定着温度となる。

図４は、定着ベルト温度センサ２７で検知した定着温度を、第１の設定温度から、第１の設定温度よりも低い第２の設定温度に切り替える際に、定着装置１５に搬送されて通過するシート状の冷却媒体となる冷却用紙ＰＡの１枚通紙当たりの紙厚による低下温度のデータテーブル３４を示す。このデータテーブル３４は、定着温度を低下させるために通紙する冷却用紙ＰＡ（図１参照）の、１枚通紙当たりの定着の低下温度を示すものである。

ここで、冷却用紙ＰＡについて説明する。本形態において冷却用紙ＰＡとは、画像印刷に指定されていない記録媒体（用紙Ｐ）である。例えば図１の給紙トレイ１１Ａに収納されている用紙Ｐが、ユーザーまたは制御手段３０によって自動で印刷用に指定された用紙の場合、図１の給紙トレイ１１Ｂに収納された用紙が冷却用紙ＰＡとして機能する。またＡ４サイズの用紙Ｐが印刷用に指定されている場合には、Ａ４以外のサイズの用紙や、Ａ４サイズであっても、厚さの異なるＡ４サイズの用紙が冷却用紙ＰＡとなる。

データテーブル３４の特性としては、紙厚が厚いほど用紙Ｐの熱容量が大きいため、定着低下温度は大きくなる。そのため、定着温度を第１の設定温度から第１の設定温度よりも低温の第２の設定温度に低下させる際に、前の用紙Ｐ（１）が定着装置１５を通過した後に、制御手段３０が、通紙可能（搬送可能）な最も厚い用紙Ｐを冷却用紙ＰＡとして選択し、給紙部１１を制御して当該用紙Ｐを次の用紙Ｐ（２）の搬送前に搬送することで、生産性の低下を抑えることができる。ここでは、紙厚５を選択すると、定着低下温度が最も大きくなる。つまり、前の用紙Ｐ（１）が定着装置１５を通過してから次の用紙Ｐ（２）の給紙前の間に、冷却用紙ＰＡを定着装置１５の定着ニップＮを通過させることで、冷却用紙ＰＡによって定着温度を吸収して定着温度を低下させことができる。このため、印刷速度や定着温度を自然放熱により低下させる場合よりも、印刷品質を落とすことなく、生産性の低下も抑えることができる。

また、用紙Ｐの通紙方向（搬送方向）への長さが長いほど、単位時間当たりの定着低下温度は大きくなる。そのため、定着温度を第１の設定温度から第１の設定温度よりも低温の第２の設定温度に低下させる際に、前の用紙Ｐ（１）が定着装置１５を通過した後に、制御手段３０が、搬送可能な最も長い用紙を冷却用紙Ｐ１として選択して搬送することで、生産性の低下をより抑えることができる。また、本形態においては、定着温度を低下するに際し、両面印刷搬送により冷却用紙ＰＡを搬送しないので、片面印刷しかできない画像形成装置にも適用することができ、汎用性を高くすることができる。

冷却用紙ＰＡとして、先の用紙Ｐ（１）の通紙後に定着装置１５に搬送するとともに、次に通紙される用紙Ｐ（２）の幅以上のものを選択して搬送するようにしてもよい。例えば、次に通紙される用紙Ｐ（２）がＢ５サイズの場合、冷却用紙ＰＡとしてＡ４サイズの用紙Ｐを搬送して定着装置１５を通過させることで、次の印刷で必要な定着幅を確保することができるので好ましい。これら冷却用紙ＰＡの選択は、制御手段３０で選択して給紙して搬送すればよい。

なお図４に示すデータテーブル３４として、片面印刷用、両面印刷用、紙種別、用紙長別などのパラメータ毎に、制御手段３０のＲＯＭ３２に少なくとも１つ、より好ましくは任意の２つ以上のパラメータ毎に複数記憶させることで、パラメータに応じた温度低下情報をＲＯＭ３２が備えることになる。このため、前の用紙Ｐ（１）が定着装置１５を通過してから、次の用紙Ｐ（２）が給紙されるまでの間に、定着温度を第２の設定温度まで低下させるための、冷却用紙ＰＡの通紙枚数をより最適に導き出すことができる。

冷却用紙ＰＡは、印刷用の用紙Ｐでもよいが、冷却専用の媒体でも良い。また、定着装置１５に搬送され、同定着装置１５を通過、排紙トレイに排紙された冷却媒体Ｐ１を、例えばユーザーが給紙トレイ１１Ａまたは給紙トレイ１１Ｂ、あるいは手差しトレイを備えている場合には、この手差しトレイにセットして再使用してもよい。このように一度使用した冷却用紙ＰＡを再使用することで、新たな用紙Ｐを冷却用紙ＰＡとして使用しなくてよいので、冷却用紙ＰＡの消費を節約することができる。

冷却用紙ＰＡの専用のものとしては、用紙Ｐよりも熱伝導率の高い、或いは熱容量の大きいものであり、例えば樹脂シートなどのシート状の媒体が候補として挙げられる。このような樹脂シートを冷却用紙ＰＡとして用いると、１枚あたりの定着低下温度が大きくなるため、用紙Ｐを冷却媒体として使う場合よりも、前の用紙Ｐ（１）が定着装置１５を通過してから、次の用紙Ｐ（２）が給紙されるまでの間に、定着温度を第２の設定温度まで低下させるための冷却用紙ＰＡの通紙枚数をより少なくすることができ、より生産性の低下を抑えることができる。

冷却用紙ＰＡの専用のものとしては、温度計測機能を備えたシート状の媒体であってもよい。このような媒体としては、サーモシートと称する、受熱する温度によってシート表面の色が変化する、すなわち、色の変化で温度の検知が行える市販のものが挙げられる。

図５は、定着ベルト２１の温度を第１の設定温度から第１の設定温度よりも低い第２の設定温度に切り替える際の、従来の定着温度の制御内容を示すフローチャートである。

図５のステップＳ１では、前の用紙Ｐ（１）と次の用紙Ｐ（２）の定着温度が同じ否かを判断し、定着温度が同じ場合には定着温度の切り替えは行わず、定着温度が異なる場合はステップＳ２に進んで定着温度の切り替えの制御に入る。

ステップＳ２において前の用紙Ｐ（１）の通紙を実施すると、ステップＳ３において前の用紙Ｐ（１）が定着ニップＮを通過したら、次の用紙Ｐ（２）の定着温度に設定する。ステップＳ４では、次の用紙Ｐ（２）の定着温度に到達するまで印刷を待機し、次の用紙Ｐ（２）の定着温度に到達したらステップＳ５に進んで、次の用紙Ｐ（２）の通紙を実施していた。

これに対し、図６は、定着ベルト２１の温度を第１の設定温度から、第１の設定温度よりも低い第２の設定温度に切り替える際の、制御内容のフローチャートを示す。本形態において、この制御は制御手段３０によって実行される。

図６のステップＳ１１において、前の用紙Ｐ（１）と次の用紙Ｐ（２）の定着温度が同じ場合は定着温度の切り替えは行なわず、定着温度が異なる（用紙Ｐ（２）の定着温度が用紙Ｐ（１）の定着温度より低い）場合はステップＳ１２に進んで定着温度の切り替えの制御に入る。ステップＳ１２では、冷却用紙ＰＡを通紙する設定が設定手段３６によって設定されているか否かを判断し、設定されていなければ、図５の通常の制御処理を行い、設定がある場合にはステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では、冷却用紙ＰＡが片面印刷の設定か否かを判定し、片面印刷の設定であればステップＳ１４に進んで冷却用紙ＰＡを片面印刷する。片面印刷は両面印刷よりも早く定着ニップＮ（定着ベルト２１）の温度を下げることができる。一方、ステップＳ１３において、片面印刷設定がなければステップＳ１５に進んで両面印刷の設定であるものとして冷却用紙ＰＡを両面印刷とする。両面印刷は１枚の冷却媒体ＰＡを、２度、定着ニップＮを通過させることになるので、片面印刷よりも使用枚数を少なくできる。

ステップＳ１６では、冷却用紙ＰＡの用紙幅が次の用紙Ｐ（２）の用紙幅以上であるか否かを判断し、次の用紙Ｐ（２）の用紙幅以上でない場合には図５の制御処理を行い、次の用紙Ｐ（２）の用紙幅以上であればステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、図３に示したデータテーブル３３から定着において低下させる温度を算出する。

ステップＳ１８では、ステップＳ１７で算出した低下させる温度に該当する冷却用紙枚数を図４に示したデータテーブル３４から算出する。ステップＳ１９では、前の用紙Ｐ（１）の通紙を実施し、ステップＳ２０において、算出した枚数の冷却用紙ＰＡの通紙を実施し、冷却用紙ＰＡを搬送して定着ニップＮ（定着装置１５）を通過させ、ステップＳ２１において、次の用紙Ｐ（２）の通紙を実施する。用紙Ｐと冷却用紙ＰＡの搬送経路は図１を参照のこと。

図７は、図４に示したデータテーブル３４の自動更新を実行するための制御内容を示すフローチャートであり、制御手段３０によって実行される。

図７のステップ３１からステップＳ４０では、図６で説明したステップＳ１１〜Ｓ２０の内容が実施される。ステップＳ４０の実施後、制御手段３０は、ステップＳ４１において、定着ベルト温度センサ２７で定着温度を測定する。ステップＳ４２では、前の用紙Ｐ（１）の定着温度と冷却用紙ＰＡ通紙後の定着温度の差分と、冷却用紙ＰＡの通紙枚数から、冷却用紙１枚通紙あたりの低下温度を算出する。ステップＳ４３では、算出した値に基づき図４のデータテーブル３４を更新し、ステップＳ４４において、次の用紙Ｐ（２）の通紙を実施する。つまり、この制御では、図７に示すフローチャートによって、冷却用紙ＰＡの定着装置１５への通過前と通過後の温度差と、冷却用紙ＰＡの通過枚数から、ＲＯＭ３２の情報を自動で更新する変更手段が構成されることになる。

このように、図４に示したデータテーブル３４の情報を実際の用紙Ｐや冷却用紙ＰＡを通紙したときの温度差と冷却用紙ＰＡの通過枚数から自動更新することで、データテーブル３４の情報を手動で更新する手間が不要となり、ユーザーの利便性が向上するとともに、より現実に近いデータに基づいて定着温度を制御することができるので、より最適な冷却用紙ＰＡの通紙枚数を導き出すことができる。

なお、冷却用紙ＰＡとして定着装置１５の定着ベルト２１の周長と同程度の長さの用紙を用いる場合、冷却用紙１枚通紙あたりの低下温度をより正確に算出することができ、より最適な通紙枚数を導き出すことができる。

図８は、図４のデータテーブル３４の手動更新を実行するための制御内容を示すフローチャートであり、制御手段３０によって実行される。この制御は図２の変更手段３５をユーザーが操作することで変更される。

図８のステップＳ５０では、冷却媒体として温度検知機能のついた冷却媒体ＰＢ（図１参照）を選択する。この選択は変更手段３５を操作して選択してもよいし、温度検知機能付の冷却媒体ＰＢを選択する選択手段を制御手段３０と信号線を介して接続してもよい。ステップＳ５１〜ステップＳ６１では、図６のステップＳ１１〜Ｓ２１を実施する。ステップＳ６２では、通紙済の温度検知機能付の冷却媒体ＰＢから１枚通紙あたりの低下温度を、例えばユーザーが冷却媒体ＰＢに表示される色から読み取り、ステップＳ６３において、この読み取った冷却媒体ＰＢの１枚当たりの温度情報を、変更手段３５を用いて図４のデータテーブル３４を手動で変更する。

このように、図４のデータテーブル３４の情報を現場で更新可能にすることで、画像形成装置の設置環境に合わせた情報に基づき、冷却媒体１枚通紙あたりの低下温度を算出することができ、より現実の環境にマッチした最適な冷却媒体の通紙枚数を導き出すことができる。

本形態では、冷却用紙ＰＡを通紙して定着温度を制御するか否かを、設定手段３６で設定し、冷却用紙ＰＡを通紙して定着温度を制御することが設定されている場合には、冷却用紙ＰＡによる定着温度の制御を任意で行うようにしているが、このような形成に限定されるものではない。例えば、設定手段３６を備えないで、前の用紙Ｐ（１）と次の用紙Ｐ（２）との用紙サイズや厚さや紙種情報から、第１の設定温度よりも第２の設定温度が低いと制御手段３０で推定するようにし、自動的に制御手段３０が冷却用紙ＰＡを選択して定着装置１５へ搬送するような制御形態であっても構わない。
今回の追加部分

次に定着ニップを変更する形態について図９、図１０を用いて説明する。
図９に示す定着装置１５０は、ニップ幅調整手段１８を備えている点が図２に示した定着装置１５と異なる点となる。このため、図２の定着装置１５と同一の構成部材には、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。この定着装置１５０は、図１に示す画像形成装置に定着手段１５に代えて設置することにする。
図９において、定着装置１５０は、加圧ローラ２５が定着ベルト２２を介して定着ローラ２３に圧接して定着ニップＮを形成している。定着装置１５０はニップ幅調整手段１８を備えている。加圧ローラ２５は、定着ローラ２３に対してニップ幅調整手段１８によって進退自在に支持されている。

ニップ幅調整手段１８は、軸方向に一対の揺動アーム１８ａを備え、加圧ローラ２５の両端軸受け２５Ａが、これら揺動アーム１８ａに回転自在な状態でそれぞれ支持されている。図９では、一方の揺動アーム１８ａのみを示す。各揺動アーム１８ａは、その一端に配置された揺動アーム回転軸１８ｂを中心に揺動可能に支持されている。各揺動アーム１８ａの他端には、加圧ローラ２５の回転中心よりも揺動アーム回転軸１８ｂから遠ざかる部位にベアリング１８ｃがそれぞれ固定されている。各揺動アーム１８ａの下方には、回転軸１８ｄ１が中心からずれて配置された偏芯カム１８ｄが、各ベアリング１８ｃに当接するようにそれぞれ配設されている。各偏芯カム１８ｄは、駆動手段となるニップ幅調整モータ１９によって回転軸１８ｄ１が回転駆動されることで、回転軸１８ｄ１と一体回転する。偏芯カム１８ｄには遮蔽板１８ｅが備えられ、偏芯カム位置検出手段１８ｆで遮蔽板１８ｅの位置を検出することで偏芯カム１８ｄの基準位置を検出している。この基準位置とは、通常印刷時における定着ニップＮの幅（以下「ニップ幅」と記す）Ｗを得られる位置である。

ニップ幅調整モータ１９と偏芯カム位置検出手段１８ｆは、制御手段３０と信号線を介して接続されている。制御手段３０は、偏芯カム位置検出手段１８ｆから偏芯カム１８ｄの位置状を得るとともに、ニップ幅調整モータ１９の起動と停止、回転駆動角（駆動時間）等を制御する。

各偏芯カム１８ｄは、揺動アーム１８ａの他端にそれぞれ接続された付勢手段としての揺動アームスプリング１８ｇの張力によって常に各ベアリング１８ｃに接触した状態に保持されている。各偏芯カム１８ｄが矢印Ｅ１方向に回転すると各ベアリング１８ｃは矢印Ｆ１の方向、すなわち、圧接方向に移動するため、加圧ローラ２５は、矢印Ｇ１方向に移動し、ニップ幅Ｗは増加する。ニップ幅Ｗを増加させることで、多くの熱量を冷却用紙ＰＡに移せるため、厚紙やコート紙等の定着性を確保することができる。
一方、偏芯カム１８ｄが矢印Ｅ２方向に回転するとベアリング１８ｃは矢印Ｆ２の方向に移動するため、加圧ローラ２５は、矢印Ｇ２の方向、すなわち減圧方向に移動し、ニップ幅Ｗは減少する。ニップ幅Ｗを減少させることで多くの熱量を冷却用紙ＰＡに移さないため、薄紙等のカールを防ぐことができる。

図１０は、ニップ幅Ｗの制御に関するフローチャートであり、制御手段３０によって実行される。
図１０において、ステップＳ７１〜Ｓ７９までは、図６で説明したステップＳ１１〜Ｓ１９の内容が実施される。ステップＳ８０では、ニップ幅増加処理を実行する。ここでは、上述したようにニップ幅調整モータ１９を所定量回転駆動して偏芯カム１８ｄを矢印Ｅ１方向に回転させることで加圧ローラ２５を加圧方向Ｇ１へと押し上げてニップ幅Ｗを増加するようにニップ幅調整モータ１９を制御する。ニップ幅調整モータ１９の所定量とは、所望の増加したニップ幅Ｗを得られるモータ回転角（駆動時間）で、予め制御手段３０内に設定されている。これにより、シート状の冷却媒体ＰＡが定着装置１５を通過する際、定着装置１５から冷却媒体ＰＡへより多くの熱量を移すことができ、より少ない枚数で定着温度を低下させることができるようになる。

ステップＳ８１では、搬送手段となるレジスト部１２の作動を制御して冷却用紙ＰＡを停止させずに、算出した枚数の冷却用紙Ｐ１の通紙を実施する。これにより、通常の印刷時よりも冷却媒体同士の紙間を狭くすることができ、より短時間で定着温度を低下させることができる。レジスト部１２への制御形態としては、通常の印刷時よりもレジスト部１２で冷却用紙Ｐ１を待機する時間を短くするように、制御してもよい。

ステップＳ８２では、ニップ幅減少処理を実行する。ここでは、上述したようにニップ幅調整モータ１９をニップ幅拡大処理と逆方向に駆動して偏芯カム１８ｄを矢印Ｅ２方向に回転させる。この回転により加圧ローラ２５は減圧方向Ｇ２へと下がりニップ幅Ｗが減少する。ここではニップ幅Ｗをニップ幅増加処理以前の幅にするようにニップ幅調整モータ１９を制御する。具体的には、制御手段３０は、偏芯カム位置検出手段１８ｆで遮蔽板１８ｅの位置を検出すると、ニップ幅調整モータ１９の作動を停止する。
ステップＳ８３では、次の用紙Ｐ（２）の通紙を実施する。用紙Ｐと冷却用紙ＰＡの搬送経路は図１を参照のこと。

このように、定着ベルト２１の温度を第１の設定温度から第１の設定温度よりも低い第２の設定温度に切り替えるに際し、ニップ幅Ｗを用紙のサイズや種類に応じて変更することで、用紙や冷却媒体ＰＡに伝わる熱量を制御して容易に切り替えることができる。

本発明の適用例としては、反転排紙や両面印刷を行う上述の画像形成装置に限定されるものでしなく、単に用紙Ｐの片面に印刷を行い排紙トレイに排出する画像形成装置であっても構わない。

上記形態では、定着装置としてベルト定着方式の定着装置を例示したが、図２、図９に示す定着装置１５の構成からテンションローラ２４と定着ベルト２１と加熱ローラ２２を取り除き、定着ローラ２３と加圧ローラ２５とを互いに対向して配置し、互いの外周面を圧接状態として定着ニップＮとし、定着ローラ２３にヒータ２６を内蔵したローラ方式の定着装置であっても、本発明の内容を適用することで、本発明と同様の効果を得ることができる。

Ｐ 記録媒体
ＰＡ、ＰＢ シート状の冷却媒体
１５、１５０ 定着装置
１８ ニップ幅調整手段
２１ 定着ベルト
２２、２３ 複数のローラ
２３ 定着ローラ
２５ 加圧ローラ
２７ 定着温度検知手段
３０ 制御手段
３２ 記憶手段
３５ 変更手段
Ｐ（１） 先の記録媒体
Ｐ（２） 次の記録媒体

特開２００８−１９１４５３号公報

Claims (15)

1. 記録媒体とトナー像に熱と圧力を加えて前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着装置を備えた画像形成装置において、
   前記定着装置の定着温度を検知する定着温度検知手段と、
   前記定着温度検知手段で検知した定着温度を、第１の設定温度から、第１の設定温度よりも低い第２の設定温度に切り替える際に、前記定着装置に搬送されて通過するシート状の冷却媒体と、
   当該冷却媒体を通過させることによる温度低下情報が記憶された記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された温度低下情報に基づき、前記冷却媒体の通過枚数を算出し、同算出枚数の冷却媒体を前記定着装置に搬送するように制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記記憶手段に記憶された温度低下情報を変更する変更手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記冷却媒体は、温度検知機能を備えていて、
   前記変更手段は、前記温度検知機能による、前記冷却媒体の、前記定着装置への通過前と通過後の温度差に基づき、前記記憶手段の温度低下情報を手動で更新するものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記変更手段は、前記冷却媒体の定着装置への通過前と通過後の温度差と、前記定着装置への前記冷却媒体の通過枚数に基づいて、前記記憶手段の温度低下情報を自動で更新するものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
5. 前記記憶手段に記憶された温度低下情報は、片面印刷時、両面印刷時、紙種別または記録媒体長さのうちの少なくとも１つのパラメータ毎に設定されていることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、先の記録媒体の通紙後に、前記冷却媒体を前記定着装置に搬送するとともに、搬送する冷却媒体を、次に通紙される記録媒体の幅以上のものを選択して搬送することを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記冷却媒体は、その厚さが異なるものを複数備え、
   前記制御手段は、前記複数の厚さの異なる冷却媒体において、搬送可能な最も厚い冷却媒体を選択して搬送することを特徴とする請求項１ないし６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記冷却媒体は、前記記録媒体よりも熱伝導率の高い、或いは熱容量の大きい媒体であることを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記冷却媒体は、その長さの異なるものを複数備え、
   前記制御手段は、前記複数の長さの異なる冷却媒体において、搬送可能な最も長い冷却媒体を選択して搬送することを特徴とする請求項１ないし８の何れか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記定着装置に搬送され、同定着装置を通過した冷却媒体を再使用することを特徴とする請求項１ないし９の何れか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記定着装置は、互いに対向して配置され、互いの外周面が圧接状態となる定着ローラと加圧ローラ、または互いに対向して配置され、互いの外周面が圧接状態となる複数のローラ部材に巻き掛けられたベルト部材と加圧ローラを備え、
    前記冷却媒体は、前記定着ローラの全周または前記ベルト部材の周長と同じ長さを有していることを特徴とする請求項１ないし１０の何れか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記冷却媒体は、画像印刷に指定されていない記録媒体であることを特徴とする請求項１ないし１１の何れか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記記録媒体とトナー像に熱と圧力を加える定着ニップの幅を、前記冷却媒体が前記定着装置を通過する際、通常の印刷時よりも広くするニップ幅調整手段を有することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記制御手段は、前記冷却媒体を複数枚搬送する際、通常の印刷時よりも冷却媒体同士の間隔が狭くなるように、前記冷却媒体の搬送タイミングを制御することを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記冷却媒体を搬送する搬送手段を有し、
    前記制御手段は、前記冷却媒体の搬送タイミングを制御する際に、通常の印刷時よりも前記搬送手段で待機する時間を短くする、又は待機させないように前記搬送手段の作動を制御することを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。

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