JP2015022160A

JP2015022160A - 画像形成装置および制御プログラム

Info

Publication number: JP2015022160A
Application number: JP2013150390A
Authority: JP
Inventors: 剛春原; Takeshi Haruhara; 長谷波　茂彦; Shigehiko Hasenami; 茂彦長谷波
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2015-02-02
Anticipated expiration: 2033-07-19
Also published as: JP6064819B2

Abstract

【課題】定着可能状態に到達するまでの時間を低減する。【解決手段】トナー像形成器によるトナー像の形成に先行して、加圧部材が離間位置に在るときに磁界生成器に交流磁界を生成させ、定着部材がトナー像の定着が可能な定着温度よりも低い予め定められた温度に加熱されると一時的に加圧部材を加圧位置に移動させた後で加圧部材を離間位置に戻し、定着部材が定着温度に加熱されると加圧部材を加圧位置に移動させてトナー像形成器によるトナー像の形成を開始させる第１加熱と、トナー像形成器によるトナー像の形成に先行して、加圧部材が離間位置に在るときに磁界生成器に交流磁界を生成させ、定着部材がトナー像の定着が可能な定着温度よりも低い予め定められた温度に加熱されると加圧部材を加圧位置に移動させ、定着部材が定着温度に加熱されるとトナー像形成器によるトナー像の形成を開始させる第２加熱とを動作状況に応じて使い分ける。【選択図】図８

Description

本発明は、画像形成装置および制御プログラムに関する。

従来、電磁誘導を用いて定着ベルトを加熱する方式の定着装置を備えた画像形成装置が知られている。そして、例えば特許文献１には、ウォーミングアップ動作の開始時には加圧ロールを定着ベルトから離間させ、定着可能温度よりも低い予め定められた温度に到達すると、加圧ロールを定着ベルトに圧接させ、加圧ロールが圧接された定着ベルトが定着可能温度に到達すると、トナー像形成動作を開始する画像形成装置が開示されている。

特開２０１１−１１８２９８号公報

本発明は、定着可能状態に到達するまでの時間を低減することを目的とする。

請求項１に係る画像形成装置は、
記録材にトナー像を形成するトナー像形成器と、
電磁誘導で加熱され、未定着のトナー像が形成された記録材に接触して、そのトナー像を熱でその記録材に定着させる定着部材と、
上記定着部材を電磁誘導加熱するための交流磁界を生成する磁界生成器と、
上記定着部材を加圧する加圧位置と定着部材から離間した離間位置との間で移動自在で、加圧位置に在るときに定着部材との間を上記記録材が通過する加圧部材と、
上記加圧部材を上記加圧位置と上記離間位置との間で移動させる移動器と、
上記トナー像形成器によるトナー像の形成に先行して、上記加圧部材が上記離間位置に在るときに上記磁界生成器に上記交流磁界を生成させ、上記定着部材がトナー像の定着が可能な定着温度よりも低い予め定められた温度に加熱されると一時的に上記加圧部材を上記加圧位置に移動させた後で加圧部材を上記離間位置に戻し、定着部材が定着温度に加熱されると上記加圧部材を上記加圧位置に移動させて上記トナー像形成器によるトナー像の形成を開始させる第１加熱と、上記トナー像形成器によるトナー像の形成に先行して、上記加圧部材が上記離間位置に在るときに上記磁界生成器に上記交流磁界を生成させ、上記定着部材がトナー像の定着が可能な定着温度よりも低い予め定められた温度に加熱されると上記加圧部材を上記加圧位置に移動させ、定着部材が定着温度に加熱されると上記トナー像形成器によるトナー像の形成を開始させる第２加熱とを動作状況に応じて使い分ける制御部と、
を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る画像形成装置は、
上記制御部が、上記記録材の厚さに応じて上記第１加熱と上記第２加熱とを使い分け、上記第１加熱が実行される記録材よりも厚い記録材に対して上記第２加熱を実行させるものであることを特徴とする。

請求項３に係る画像形成装置は、
上記制御部が、電源電圧に応じて上記第１加熱と上記第２加熱とを使い分け、上記第１加熱が実行される電源電圧よりも低い電源電圧の下で上記第２加熱を実行させるものであることを特徴とする。

請求項４に係る画像形成装置は、
上記制御部が、環境温度に応じて上記第１加熱と上記第２加熱とを使い分け、上記第１加熱が実行される環境温度よりも低い環境温度の下で上記第２加熱を実行させるものであることを特徴とする。

請求項５に係る画像形成装置は、
上記制御部が、加熱前における上記定着部材の部材温度に応じて上記第１加熱と上記第２加熱とを使い分け、上記第１加熱が実行される部材温度よりも高い部材温度の下で上記第２加熱を実行させるものであることを特徴とする。

請求項６に係る画像形成装置は、
上記制御部が、上記トナー像の定着後の光沢に応じて上記第１加熱と上記第２加熱とを使い分け、上記第１加熱が実行される光沢よりも高い光沢について上記第２加熱を実行させるものであることを特徴とする。

請求項７に係る制御プログラムは、
コンピュータに、
記録材にトナー像を形成するトナー像形成器と、電磁誘導で加熱され、未定着のトナー像が形成された記録材に接触して、該トナー像を熱で該記録材に定着させる定着部材と、前記定着部材を電磁誘導加熱するための交流磁界を生成する磁界生成器と、前記定着部材を加圧する加圧位置と該定着部材から離間した離間位置との間で移動自在で、該加圧位置に在るときに該定着部材との間を前記記録材が通過する加圧部材と、上記加圧部材を上記加圧位置と上記離間位置との間で移動させる移動器と、を備えた画像形成装置を制御させて、
前記トナー像形成器によるトナー像の形成に先行して、前記加圧部材が前記離間位置に在るときに前記磁界生成器に前記交流磁界を生成させ、前記定着部材がトナー像の定着が可能な定着温度よりも低い予め定められた温度に加熱されると一時的に前記加圧部材を前記加圧位置に移動させた後で該加圧部材を前記離間位置に戻し、該定着部材が該定着温度に加熱されると前記加圧部材を前記加圧位置に移動させて前記トナー像形成器によるトナー像の形成を開始させる第１加熱と、
前記トナー像形成器によるトナー像の形成に先行して、前記加圧部材が前記離間位置に在るときに前記磁界生成器に前記交流磁界を生成させ、前記定着部材がトナー像の定着が可能な定着温度よりも低い予め定められた温度に加熱されると前記加圧部材を前記加圧位置に移動させ、該定着部材が該定着温度に加熱されると前記トナー像形成器によるトナー像の形成を開始させる第２加熱と、
を前記画像形成装置の動作状況に応じて使い分けさせることを特徴とする。

請求項１に係る画像形成装置および請求項７に係る制御プログラムによれば、本構成を有しない場合に較べ、定着可能状態に到達するまでの時間を低減することができる。

請求項２に係る画像形成装置によれば、定着可能状態に到達するまでの時間を、記録材の厚さに応じて低減することができる。

請求項３に係る画像形成装置によれば、定着可能状態に到達するまでの時間を、電源電圧に応じて低減することができる。

請求項４に係る画像形成装置によれば、定着可能状態に到達するまでの時間を、環境温度に応じて低減することができる。

請求項５に係る画像形成装置によれば、定着可能状態に到達するまでの時間を、加熱前における定着部材の部材温度に応じて低減することができる。

請求項６に係る画像形成装置によれば、定着可能状態に到達するまでの時間を、トナー像の定着後の光沢に応じて低減することができる。

本発明の画像形成装置の一実施形態としての複写機の概略構成図である。定着器の構造を示した断面図である。交流磁界によって定着ベルトが発熱する状態を説明する図である。定着器の駆動機構を示した正面図である。リトラクト機構によって加圧ロールが加熱ベルトに接触された状態を示す図である。リトラクト機構によって加圧ロールが加熱ベルトから乖離された状態を示す図である。制御部の内部構成を概略的に示したブロック図である。ウォーミングアップ動作におけるメイン処理を表すフローチャートである。蓄熱立ち上げを用いるウォーミングアップ動作を表すフローチャートである。蓄熱立ち上げにおける定着器内の温度変化を表すグラフである。プレ加熱立ち上げを用いるウォーミングアップ動作を表すフローチャートである。プレ加熱立ち上げにおける定着器内の温度変化を表すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態としての複写機の概略構成図である。
図１に示す複写機１は、所謂タンデム型のカラー複写機であり、コンピュータから画像データを受信して画像を出力するプリンタとしての機能も有している。

この複写機１は、各色の画像データに対応して画像形成を行う画像形成プロセス部１０、複写機１全体の動作を制御する制御部２０、原稿の画像を読み取り画像データを生成する画像読取部３０、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３等といった外部装置に接続されて画像データを受信する通信部２１、画像読取部３０や通信部２１から画像データを入手し、その画像データに対して画像処理を施す画像処理部２５、ユーザからの操作入力の受付やユーザに対する各種情報の表示を行うユーザインターフェース（ＵＩ）部２２、複写機１の温湿度環境を検知する環境センサ２６、各部に電力を供給する主電源２８を備えている。

画像読取部３０は、原稿が静止させた状態で置かれる第１プラテンガラス３１と搬送中の原稿を読み取るための光開口部を形成する第２プラテンガラス３２を備えている。

第１プラテンガラス３１上の原稿は、第１プラテンガラス３１に対して開閉自在なプラテンカバー３３によって覆われて第１プラテンガラスに密着する。また、プラテンカバー３３には、プラテンカバー３３の開閉状態を検知する不図示の開閉検知センサが設けられていて、プラテンカバー３３の開閉状態に関する情報が制御部２０に送信される。

さらに画像読取部３０は、複数の原稿を収容し、各原稿の片面または両面が第２プラテンガラス３２を通過するように搬送するフィーダ３４を備えている。このフィーダ３４には、原稿が収容されたことを検知する不図示の原稿検知センサが設けられていて、原稿の有無に関する情報が制御部２０に送信される。

画像形成プロセス部１０には、４つの画像形成エンジン５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋが備えられている。これらの４つの画像形成エンジン５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋは、それぞれイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）および黒（Ｋ）の色のトナーでトナー像を形成するエンジンである。以下の説明において、各色を区別する必要のない場面では、色を表わすＹ，Ｍ，Ｃ、Ｋの符号は省略し、数字のみの符号で説明する。

各画像形成エンジン５０には、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム５１が備えられている。感光体ドラム５１には、その表面に、静電電位分布による静電潜像が形成される。また、各感光体ドラム５１の周囲には、帯電器５２、露光器５３、現像器５４、一次転写器５５およびクリーナ５６が備えられている。ここで、一次転写器５５は、感光体５０との間に中間転写ベルト６０を挟んで、中間転写ベルト６０の内側に配置されている。また、現像器５４には、各画像形成エンジン５０に応じた色のトナーを含んだ現像剤が収容されている。

中間転写ベルト６０は、複数のロール６１に巻き架けられて矢印Ｂ方向に循環移動する無端形状のベルトである。この中間転写ベルト６０の周りには、二次転写器７０およびクリーナ７１が配置されている。

画像形成プロセス部１０内の下部には３台の用紙トレイＴ１，Ｔ２，Ｔ３が備えられている。各用紙トレイＴ１，Ｔ２，Ｔ３には、プリント前の用紙がそれぞれ積み重ねられて収容されている。これらの用紙トレイＴ１，Ｔ２，Ｔ３は、用紙の補充のために複写機１の筐体から引出し自在となっている。各用紙トレイＴ１，Ｔ２，Ｔ３には、互いに異なる紙質の用紙（例えば薄紙、普通紙、コート紙、光沢紙など）や互いに異なる寸法の用紙が収容され得る。画像形成プロセス部１０には、各用紙トレイＴ１，Ｔ２，Ｔ３に対応してピックアップロール４１と捌きロール４２が備えられており、各用紙トレイＴ１，Ｔ２，Ｔ３で兼用の搬送ロール４３と待機ロール４４も備えられている。

画像形成プロセス部１０内の上部には定着器８０と搬送ロール４５と排出ロール４６が備えられていて、排出ロール４６から画像形成プロセス部１０の外に出た排出部には用紙積載トレイ４７が設けられている。
＜画像形成処理の説明＞
本実施形態の複写機１では、画像読取部３０の第１プラテンガラス３１に置かれた原稿やフィーダ３４に収容された原稿に関するユーザからの複写指示をＵＩ部２２にて受け付けると、複写機１の制御部２０が複写指示を認識する。また、通信部２１にて印刷ジョブ(一連の画像データ)を受信した場合は複写機１の制御部２０が受信を認識する。制御部２０によるこのような認識の結果、複写機１は、制御部２０による動作制御の下で、画像読取部３０にて生成された画像データや通信部２１にて受信された印刷ジョブに対して、以下のような画像形成処理を実行する。

まず、ＰＣ３や画像読取部３０からの画像データには画像処理部２５により予め定められた画像処理が施される。それにより、各色毎の画像データに分解されて画像形成プロセス部１０の各画像形成エンジン５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋに送られる。そして、例えば黒（Ｋ）色トナー像を形成する画像形成エンジン５０Ｋでは、感光体ドラム５１が矢印Ａ方向に回転しながら帯電器５２により表面が一様に帯電され、画像処理部２５から送信されたＫ色画像データに応じて変調された露光光を露光器５３が出射して感光体ドラム５１を走査露光する。それにより、感光体ドラム５１上にはＫ色画像に関する静電潜像が形成される。感光体ドラム５１上に形成されたＫ色の静電潜像は現像器５４により現像剤中のＫ色のトナーで現像され、感光体ドラム５１上にＫ色のトナー像が形成される。同様に、黒（Ｋ）色以外の画像形成エンジン５０Ｙ,５０Ｍ,５０Ｃにおいても、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色トナー像が形成される。

各画像形成エンジン５０の感光体ドラム５１に形成された各色トナー像は、一次転写器５５により矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト６０上に順次に静電転写（一次転写）され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。一次転写後に感光体ドラム５１に残存しているトナーは、クリーナ５６によって感光体ドラム５１上から除去される。また、中間転写ベルト６０上の重畳トナー像は、中間転写ベルト６０の移動に伴って二次転写器７０の配置箇所へと搬送される。

一方、ピックアップロール４１は、３つの用紙トレイＴ１，Ｔ２，Ｔ３３のうち、ＵＩ部２２の操作で指定された用紙を収容した用紙トレイから用紙を１枚取り出す。複数枚重なって取り出されたときは、捌きロール４２が確実に１枚に分離する。そして、用紙は搬送ロール４３により図１に破線で示す搬送路上を矢印Ｄ１方向に搬送されて待機ロール４４に達する。待機ロール４４まで搬送されてきた用紙は、中間転写ベルト６０上の重畳トナー像が二次転写器７０の位置に達するタイミングで用紙もその二次転写器７０に達するようにタイミングを調整して矢印Ｄ２方向に送り出される。そして、重畳トナー像は、二次転写器７０が形成する転写電界により、搬送されてきた用紙上に一括して静電転写（二次転写）される。二次転写後に中間転写ベルト６０に残存しているトナーはクリーナ７１によって中間転写ベルト６０上から除去される。

画像形成エンジン５０から二次転写器７０に至る要素を合わせたものが、記録材にトナー像を形成するトナー像形成器の一例に相当する。

二次転写器７０によりトナー像の転写を受けた用紙は、その未定着のトナー像を保持したまま矢印Ｄ３方向に搬送されて定着器８０に達する。定着器８０に搬送された用紙上のトナー像は、定着器８０によって熱および圧力を受け、用紙上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙は矢印Ｄ４方向に搬送され、搬送ロール４５によりさらに矢印Ｄ５方向に搬送され、排出ロール４６により用紙積載トレイ４７に積載される。

このようにして、複写機１での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。
＜定着器の構造の説明＞
次に、定着器８０の構造について説明する。

図２は、定着器の構造を示した断面図である。

定着器８０には、誘導加熱器８１、加熱ベルト８２、加圧ロール８３、および励磁回路８４が備えられている。誘導加熱器８１は交流磁界を発生させて加熱ベルト８２を電磁誘導により加熱するものであり、励磁回路８４は、誘導加熱器８１に交流磁界発生の電力を供給するものである。加熱ベルト８２は矢印Ｃ１方向に回転し、未定着トナー像を保持して矢印Ｄ３方向に搬送されてくる用紙に接触することで用紙上のトナーを加熱する。

誘導加熱器８１が、本発明にいう磁界生成器の一例に相当し、加熱ベルト８２が、本発明にいう定着部材の一例に相当し、加圧ロール８３が、本発明にいう加圧部材の一例に相当する。

加熱ベルト８２の内側には、誘導加熱器８１側に磁性体の発熱部材８２１が備えられており、また、加圧ロール８３側に押圧部材８２２が備えられている。また、発熱部材８２１と押圧部材８２２との間には、それらを支える支持構造８２３が示されている。さらにここには、加熱ベルト８２の内面に接して加熱ベルト８２の温度を測定する温度センサ８２４も示されている。

発熱部材８２１は、誘導加熱器８１による加熱ベルト８２の加熱効率を高める部材である。押圧部材８２２は、加熱ベルト８２の内面の、加熱ベルト８２を挟んで加圧ロール８３に対面する位置に配備されて、その押圧面８２２ａを加熱ベルト８２の内面に向け、その押圧面８２２ａで加熱ベルト８２の内面に接して加熱ベルト８２を加圧ロール８３に向けて押圧する部材である。押圧部材８２２は、加圧ロール８３と押圧部材８２２との間に加熱ベルト８２を挟んだ状態でニップ部を形成する。このニップ部で加圧ロール８３と加熱ベルト８２との間に挟まれながら用紙が通過する。用紙には加熱ベルト８２による熱と加圧ロール８３による圧力が加えられて未定着のトナー像が定着される。

支持構造８２３は剛性の高い材料で組み立てられていてニップ部の圧力（ニップ圧）における長手方向の均一性を維持している。

加圧ロール８３は、加熱ベルト８２の外面に押し当てられて矢印Ｃ２方向に、例えば１４０ｍｍ／ｓのプロセススピードで回転し、矢印Ｄ３方向に搬送されてきた用紙を加熱ベルト８２との間に挟んで、例えば２０ｋｇｆの荷重で加圧するロールである。この加圧ロール８３の表面は、押圧されたときに押圧部材８２２の押圧面８２２ａの形状に沿うように変形する弾性体となっている。

誘導加熱器８１には、誘導加熱用の励磁コイル８１１が、加熱ベルト８２の外周面と例えば０．５〜２ｍｍの間隙を保持して配備されている。この励磁コイル８１１は、導線を束ねたリッツ線が閉ループ状に巻かれたものであり、励磁コイル８１１に励磁回路８４から交流電流が供給されることにより、励磁コイル８１１の周囲には、閉ループ状に巻かれたリッツ線を中心とする交流磁界が生成される。

誘導加熱器８１には、励磁コイル８１１を挟んで加熱ベルト８２とは反対側に、交流磁界の磁路を形成する磁心８１２も備えられている。磁心８１２は、例えばフェライト樹脂等といった高透磁率の材料で形成されている。磁心８１２は、励磁コイル８１１にて生成された交流磁界による磁力線が、励磁コイル８１１から加熱ベルト８２を横切って発熱部材８２１に向かい、発熱部材８２１の中を通過して励磁コイル８１１に戻るといった磁力線の通路（磁路）を形成する。磁心８１２によって磁路が形成されることにより、励磁コイル８１１にて生成された交流磁界（磁力線）が加熱ベルト８２の磁心８１２と対向する領域に集中される。

図３は、交流磁界によって定着ベルトが発熱する状態を説明する図である。

この図３に示すように、加熱ベルト８２は、耐熱性の高い合成樹脂の基材層８２５、基材層８２５の上に積層された導電層８２６、トナー像の定着性を向上させる弾性層８２７、最上層に被覆され離型性が高い材質の表面離型層８２８を有する多層ベルトである。導電層８２６は、誘導加熱器８１にて生成される交流磁界によって電磁誘導加熱される発熱体の層であり、例えば鉄、コバルト、ニッケル、銅、クロム等といった金属が用いられる。

磁心８１２から出た交流磁界（磁力線）が加熱ベルト８２の導電層８２６を横切る際に、導電層８２６には、その交流磁界の変化を妨げる磁界を生成するように渦電流が発生する。そして、渦電流Ｉが導電層８２６を流れることによって、導電層８２６の抵抗値Ｒに比例したジュール熱Ｗ（Ｗ＝Ｉ^２Ｒ）が発生し、加熱ベルト８２が加熱される。

また、加熱ベルト８２よりも弱いが発熱体８２１も交流磁界によって渦電流が発生して発熱する。この発熱体８２１の発熱によって加熱ベルト８２の温度が安定化する。
＜定着器の駆動機構の説明＞
図４は、定着器の駆動機構を示した正面図である。

この図４には、用紙が突入する側から見た定着器８０が示されている。定着器８０には、加圧ロール８３および加熱ベルト８２の駆動源として駆動モータ８５が備えられている。

加圧ロール８３には、駆動モータ８５の軸に固定された伝達ギヤ９１と、加圧ロール８３の回転軸９６に固定された不図示の伝達ギヤとを介して、駆動モータ８５からの回転駆動力が伝達される。

一方、加熱ベルト８２は、加圧ロール８３が接触している場合には加圧ロール８３が従動回転させるが、ここでは、そのような従動回転以外の駆動系も用意されている。

加熱ベルト８２の内部に設けられた支持構造８２３（図３参照）の両端部には、加熱ベルト８２の両端部の断面形状を円形に維持しながら加熱ベルト８２を周方向に回転駆動するエンドキャップ部材８６が回転自在に支持されている。そして、加熱ベルト８２は、両端部からエンドキャップ部材８６を介した回転駆動力を直接的に受けて回転移動する。駆動モータ８５からの回転駆動力は、伝達ギヤ９１,９２を介してシャフト９３に伝達され、シャフト９３に結合された伝達ギヤ９４から両端のエンドキャップ部材８６のギヤ部９５に伝達される。それによって、エンドキャップ部材８６から加熱ベルト８２に回転駆動力が伝わり、エンドキャップ部材８６と加熱ベルト８２とが一体となって回転駆動される。なお、伝達ギヤ９２とシャフト９３との間には不図示のトルクリミッタが配置されていて、加熱ベルト８２が加圧ロール８３に従動する場合には、伝達ギヤ９１からシャフト９３へは回転駆動力が伝達されない。

さらに定着器８０には、加圧ロール８３を加熱ベルト８２に対して接近乖離させるリトラクト機構が備えられている。リトラクト機構には、支持体９７に回転自在に支持された回転軸９８と、予め定められた角度範囲内で回転軸９８を変位させる変位モータ９０と、回転軸９８の両端部で加圧ロール８３の回転軸９６に対向する位置に固定され、回転軸９８の変位により揺動するカム９９、が備えられている。さらに、加圧ロール８３を加熱ベルト８２から離間する方向（図の下方向）に付勢するバネ８８も備えられている。このリトラクト機構が、本発明にいう移動器の一例に相当する。
＜リトラクト動作の説明＞
図５，６は、リトラクト機構が加圧ロール８３を加熱ベルト８２に接離させる際の動作を説明する図である。

図５には、リトラクト機構によって加圧ロールが定着ベルトに接触された状態が示され、図６には、加圧ロールが加熱ベルトから乖離された状態が示されている。

図５に示すように、カム９９の頂部Ｆ０が加熱ベルト８２の中央方向を向くように変位モータ９０(図４参照)が回転軸９８を変位させた状態では、カム９９の頂部Ｆ０が加圧ロール８３の回転軸９６をバネ８８(図４参照)の付勢力に抗して加熱ベルト８２側に押し込む。それにより、加圧ロール８３は加熱ベルト８２の外面に押し当てられる。

一方、図６に示すように、カム９９の頂部Ｆ０が加熱ベルト８２の中央方向とは角度θだけ傾くように、変位モータ９０(図４参照)が回転軸９８を変位させた状態では、加圧ロール８３の回転軸９６はバネ８８(図４参照)の付勢力によりカム９９の側面Ｆ１に沿って加熱ベルト８２側から図６の矢印Ｅ方向に移動する。それにより、加圧ロール８３は、加熱ベルト８２から離間する。

図５に示す加圧ロール８３の位置が本発明にいう加圧位置の一例に相当し、図６に示す加圧ロール８３の位置が本発明にいう離間位置の一例に相当する。

本実施形態では、このようなリトラクト機構による加圧ロール８３の移動を、いわゆるウォーミングアップ動作時に適宜に実行することにより、加熱ベルト８２を定着可能温度まで上昇させるウォーミングアップ時間の短縮が図られている。このようなウォーミングアップ動作は、図１に示す制御部２０によって制御される。制御部２０は、本発明にいう制御部の一例に相当する。
＜制御部の内部構成の説明＞
図７は、制御部の内部構成を概略的に示したブロック図である。

制御部２０は、ウォーミングアップ動作などを制御するに際して、予め定められた制御プログラムに従ってデジタル演算処理を実行するメインＣＰＵ１１０と、メインＣＰＵ１１０の作業用メモリ等として用いられるＲＡＭ１１２と、メインＣＰＵ１１０での処理に使用される各種設定値等が格納されるＲＯＭ１１３と、書き換え可能で電源供給が途絶えた場合にもデータを保持できる、電池によりバックアップされたフラッシュメモリ等の不揮発性メモリ（ＮＶＭ）１１４と、制御部２０に接続される各構成部（例えば、温度センサ８２４など）との信号が入出力されるインターフェース（Ｉ/Ｆ）部１１５とを備えている。

そして、メインＣＰＵ１１０が、制御プログラムを不図示の外部記憶装置から主記憶装置（ＲＡＭ１１２）に読み込んで実行することで、ウォーミングアップ動作などの制御を実現させる。この制御プログラムは、本発明の制御プログラムの一実施形態に相当する。

なお、この制御プログラムに関するその他の提供形態としては、予めＲＯＭ１１３に格納された状態にて提供され、ＲＡＭ１１２にロードされる形態がある。さらに、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能なＲＯＭ１１３を備えている場合には、メインＣＰＵ１１０がセッティングされた後に、プログラムだけがＲＯＭ１１３にインストールされ、ＲＡＭ１１２にロードされる形態がある。また、インターネット等のネットワークを介して制御部３１にプログラムが伝送され、制御部３１のＲＯＭ１１３にインストールされ、ＲＡＭ１１２にロードされる形態がある。さらにまた、ＤＶＤ−ＲＯＭやフラッシュメモリ等の外部記録媒体からＲＡＭ１１２にロードされる形態がある。
＜ウォーミングアップ動作の説明＞
次に、ウォーミングアップ動作の具体的な内容について説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて図１などに記載の要素を特に図番を断らずに符号で引用する場合がある。また、以下ウォーミングアップ動作の内容を説明することにより、上述した制御プログラムの具体的な内容説明を兼ねる。

図８は、ウォーミングアップ動作におけるメイン処理を表すフローチャートである。

制御部２０には、トナー像形成動作の実行の前段階としてユーザが行う操作（以下、「ユーザによる操作」）が予め設定されていて、制御部２０は画像読取部３０やＵＩ部２２や通信部２１からの信号等に基づいてその「ユーザによる操作」を監視する（ステップＳ０２）。この「ユーザによる操作」には、例えば、画像読取部３０のプラテンカバー３３を開放する操作が含まれ、プラテンカバー３３の開閉検知センサから情報が取得されることで制御部２０のメインＣＰＵ１１０に認識される。また、画像読取部３０のフィーダ３４に原稿が収容される操作も含まれ、原稿検知センサから情報が取得されることでメインＣＰＵ１１０に認識される。さらに、ＵＩ部２２に設けられた液晶タッチパネルやテンキーに対するユーザの入力操作も含まれ、ＵＩ部２２から操作入力情報が取得されることでメインＣＰＵ１１０に認識される。更にまた、通信部２１での印刷ジョブの受信も含まれ、通信部２１から印刷ジョブを取得することでメインＣＰＵ１１０に認識される。

このようなユーザによる操作を制御部２０が認識した場合に（ステップＳ０２でＹ）制御部２０（メインＣＰＵ１１０）は、以下説明するように種々の動作状況を確認する。一方、ユーザによる操作を認識しない場合には（ステップ０２でＮｏ）、制御部２０は、ユーザによる操作の監視を継続する（ステップ０２）。

動作状況の確認としては、まずステップＳ０４で、複写機１の設置環境における環境温度が環境センサ２６から取得されて確認される。そして、環境温度が２０°Ｃ以上である場合には、ステップＳ０６に進み、ウォーミングアップ（立ち上げ）開始時における加熱ベルト８２の温度が温度センサ８２４から取得されて確認される。加熱ベルト８２の温度が１００°Ｃ未満であるとステップＳ０８に進み、主電源２８から電圧値が取得されて確認される。電圧値が９８Ｖ以上であると、ステップＳ１０に進み、ＵＩ部２２からユーザが指示した用紙の紙質が取得されて確認される。１００ｇ／ｍ^２未満の厚さの用紙である場合にはステップＳ１２に進み、ＵＩ部２２からユーザが指示した画像形成のモードが取得され、光沢モードであるか確認される。そして、光沢モードでない場合には、ステップＳ１４に進み、後述する「プレ加熱立ち上げ」を用いるウォーミングアップ動作が実行される。この「プレ加熱立ち上げ」は、本発明にいう第１加熱の一例に相当する。

一方、動作状況の確認で、環境温度が２０°Ｃ未満であるか、立ち上げ開始時における加熱ベルト８２の温度が１００°Ｃ以上であるか、主電源２８の電圧値が９８Ｖ未満であるか、用紙の厚さが１００ｇ／ｍ^２以上であるか、光沢モードが指示されているかのいずれかを満足する状況であることが判明した場合には、ステップＳ１６に進み、後述する「蓄熱立ち上げ」を用いるウォーミングアップ動作が実行される。この「蓄熱立ち上げ」は、本発明にいう第２加熱の一例に相当する。

「プレ加熱立ち上げ」か「蓄熱立ち上げ」のいずれかによるウォーミングアップ動作が完了すると、制御部２０は、画像形成プロセス部１０に対してトナー像形成動作の開始を指示する（ステップＳ１８）。そして、制御部２０は、一連の画像形成処理の完了を認識すると（ステップＳ２０）、再度、ステップＳ０２に戻って、ユーザによる操作を監視する。

図９は、蓄熱立ち上げを用いるウォーミングアップ動作を表すフローチャートである。

制御部２０は、定着器８０に対し、変位モータ９０のオンを指示してリトラクト機構により加圧ロール８３を加熱ベルト８２から離間させ、加圧ロール８３が加熱ベルト８２に圧接されていない状態にて駆動モータ８５のオンを指示して加熱ベルト８２を回転させる（ステップ１０２）。その後、制御部２０は、誘導加熱器８１による加熱ベルト８２の加熱の実行を指示する（ステップ１０４）。

この段階では、加圧ロール８３が加熱ベルト８２から離間しているので、加熱ベルト８２の外側において、加熱ベルト８２から加圧ロール８３に熱の流出が生じない状態となる。それによって、熱容量の小さい加熱ベルト８２からの熱の流出が抑制され、加熱ベルト８２を定着可能温度まで上昇させるウォーミングアップ時間が低減される。

そして、制御部２０は、加熱によって加熱ベルト８２が定着可能温度よりも低い予め定められた温度に到達すると（ステップ１０６でＹｅｓ）、リトラクト機構によって加圧ロール８３を加熱ベルト８２に圧接させる（ステップ１０８）。そして、加圧ロール８３が圧接された加熱ベルト８２が定着可能温度に到達すると（ステップ１１０でＹｅｓ）、蓄熱立ち上げを用いるウォーミングアップ動作が終了して図８のフローチャートのステップＳ１８に進む。

ウォーミングアップ動作の終了時には、加熱ベルト８２に加圧ロール８３が圧接しているので、押圧部材８２２および加圧ロール８３の双方の弾性力によって加熱ベルト８２と加圧ロール８３との間で予め定められたニップ圧のニップ部が形成される。つまり、熱と圧力の双方について定着可能な状態が実現している。

図１０は、蓄熱立ち上げにおける定着器内の温度変化を表すグラフである。

図１０の横軸は時間を表し、縦軸は温度を表している。また、グラフ中の太い実線は加熱ベルト８２の温度変化を表し、細い実線は発熱部材８２１の温度変化を表し、点線は加圧ロール８３の温度変化を表している。

蓄熱立ち上げによる加熱開始時は、上述したように加圧ロール８３が加熱ベルト８２から離間しているので、太い実線が示すように加熱ベルト８２は温度が素早く上昇する。また、細い実線が示すように発熱部材８２１も温度が上昇していくが、加熱ベルト８２よりも上昇が遅い。

その後、加圧ロール８３が加熱ベルト８２に圧接するラッチタイミングで、点線が示すように加圧ロール８３の温度が急上昇する。他方、太い実線が示す加熱ベルト８２の温度上昇は鈍って、細い実線が示す発熱部材８２１の温度が追い上げてくる。そして、加熱ベルト８２の温度が定着可能温度に到達し画像形成動作が開始されて用紙がニップ部に突入するタイミングでは、発熱部材８２１の温度は加熱ベルト８２の温度に追いつく。この結果、発熱部材８２１によって加熱ベルト８２は熱的に補われ、画像形成の速度が高くても定着に必要な温度が保たれることとなる。

また、用紙の突入タイミングでは加圧ロール８３も充分に加熱されているので、用紙突入に伴う加熱ベルト８２の急激な温度低下(いわゆるドループ)も回避される。

図１１は、プレ加熱立ち上げを用いるウォーミングアップ動作を表すフローチャートである。

制御部２０は、定着器８０に対し、変位モータ９０のオンを指示してリトラクト機構により加圧ロール８３を加熱ベルト８２から離間させ、加圧ロール８３が加熱ベルト８２に圧接されていない状態にて駆動モータ８５のオンを指示して加熱ベルト８２を回転させる（ステップ２０２）。その後、制御部２０は、誘導加熱器８１による加熱ベルト８２の加熱の実行を指示する（ステップ２０４）。

この段階では、蓄熱立ち上げと同様に、加圧ロール８３が加熱ベルト８２から離間しているのでウォーミングアップ時間が低減される。

そして、制御部２０は、加熱によって加熱ベルト８２が定着可能温度よりも低い予め定められた温度に到達すると（ステップ２０６でＹｅｓ）、リトラクト機構によって加圧ロール８３を加熱ベルト８２に圧接させる（ステップ２０８）。但し、プレ加熱立ち上げでは、加圧ロール８３の圧接は一時的であり、あらかじめ決められたタイミングで加圧ロール８３は再び加熱ベルト８２から離間させられる。

プレ加熱立ち上げの場合はこの段階でも加圧ロール８３が加熱ベルト８２から離間しているのでウォーミングアップ時間が更に低減される。

その後、制御部２０は、加圧ロール８３が離間された加熱ベルト８２が定着可能温度に到達すると（ステップ２１０でＹｅｓ）、リトラクト機構によって加圧ロール８３を加熱ベルト８２に圧接させ（ステップ２１２）、プレ加熱立ち上げを用いるウォーミングアップ動作が終了して図８のフローチャートのステップＳ１８に進む。

プレ加熱立ち上げを用いるウォーミングアップ動作の終了時にも、加熱ベルト８２に加圧ロール８３が圧接しているので予め定められたニップ圧のニップ部が形成され、熱と圧力の双方について定着可能な状態が実現している。

図１２は、プレ加熱立ち上げにおける定着器内の温度変化を表すグラフである。

図１２でも、横軸は時間を表し、縦軸は温度を表している。また、グラフ中の太い実線は加熱ベルト８２の温度変化を表し、細い実線は発熱部材８２１の温度変化を表し、点線は加圧ロール８３の温度変化を表している。

プレ加熱立ち上げによる加熱開始時も、上述したように加圧ロール８３が加熱ベルト８２から離間しているので、太い実線が示すように加熱ベルト８２は温度が素早く上昇する。また、細い実線が示すように発熱部材８２１も温度が上昇していくが、加熱ベルト８２よりも上昇が遅い。

その後、加圧ロール８３が加熱ベルト８２に圧接する第１のラッチオンタイミングで、点線が示すように加圧ロール８３の温度が急上昇する。他方、太い実線が示す加熱ベルト８２の温度上昇は鈍って、細い実線が示す発熱部材８２１の温度が追い上げてくる。

プレ加熱立ち上げでは、発熱部材８２１の温度が加熱ベルト８２の温度に追いつく前のラッチオフタイミングで加圧ロール８３が加熱ベルト８２から離間し、点線が示すように加圧ロール８３の温度上昇はほとんど停止する。一方で加熱ベルト８２の温度上昇は太い実線が示すように加速することとなる。そして、加熱ベルト８２の温度が定着可能温度に到達して加圧ロール８３が加熱ベルト８２に圧接する第２のラッチオンタイミングで加熱ベルト８２の熱が幾分加圧ロール８３に移るため、画像形成動作が開始されて用紙がニップ部に突入するタイミングでは、発熱部材８２１の温度が加熱ベルト８２の温度にほぼ追いつく。この結果、発熱部材８２１によって加熱ベルト８２は熱的に補われ、画像形成の速度が高くても定着に必要な温度が保たれることとなる。

このようにプレ加熱立ち上げでは、ラッチオフタイミングから第２のラッチオンタイミングまで加熱ベルト８２の温度が素早く上昇するので、蓄熱立ち上げに較べてウォーミングアップ時間が一層低減される。

但し、加圧ロール８３が加熱される時間が蓄熱立ち上げに較べて短いため、動作状況によっては、用紙突入に伴う加熱ベルト８２の急激な温度低下(いわゆるドループ)が生じ得る。そこで、図８に示すフローチャートのステップＳ０４〜ステップＳ１２で動作状況が確認され、ドループが回避されるような動作状況ではプレ加熱立ち上げが用いられる。これにより、ウォーミングアップ時間が動作状況に応じて短縮されることとなる。具体的には、ステップＳ０４における確認で、ウォーミングアップ時間が環境温度に応じて短縮され、ステップＳ０６における確認で、ウォーミングアップ時間が、立ち上げ開始時における加熱ベルト８２の温度に応じて短縮され、ステップＳ０８における確認で、ウォーミングアップ時間が主電源２８の電圧値に応じて短縮され、ステップＳ１０における確認で、ウォーミングアップ時間が用紙の厚さに応じて短縮され、ステップＳ１２における確認で、ウォーミングアップ時間が画像形成のモードに応じて短縮される。

なお、上記説明では、本発明の実施形態としてタンデム型のカラー複写機を例示したが、本発明の画像形成装置は、レボルバ型のカラー複写機やモノクロ複写機であってもよい。また、本発明の画像形成装置はファクシミリやプリンタに応用されてもよい。

１複写機
１０画像形成プロセス部
２０制御部
２２ユーザインターフェース（ＵＩ）部
２６環境センサ
２８主電源
５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０Ｋ画像形成エンジン
８０定着器
８１誘導加熱器
８２加熱ベルト
８２４温度センサ
８３加圧ロール

Claims

記録材にトナー像を形成するトナー像形成器と、
電磁誘導で加熱され、未定着のトナー像が形成された記録材に接触して、該トナー像を熱で該記録材に定着させる定着部材と、
前記定着部材を電磁誘導加熱するための交流磁界を生成する磁界生成器と、
前記定着部材を加圧する加圧位置と該定着部材から離間した離間位置との間で移動自在で、該加圧位置に在るときに該定着部材との間を前記記録材が通過する加圧部材と、
前記加圧部材を前記加圧位置と前記離間位置との間で移動させる移動器と、
前記トナー像形成器によるトナー像の形成に先行して、前記加圧部材が前記離間位置に在るときに前記磁界生成器に前記交流磁界を生成させ、前記定着部材がトナー像の定着が可能な定着温度よりも低い予め定められた温度に加熱されると一時的に前記加圧部材を前記加圧位置に移動させた後で該加圧部材を前記離間位置に戻し、該定着部材が該定着温度に加熱されると前記加圧部材を前記加圧位置に移動させて前記トナー像形成器によるトナー像の形成を開始させる第１加熱と、前記トナー像形成器によるトナー像の形成に先行して、前記加圧部材が前記離間位置に在るときに前記磁界生成器に前記交流磁界を生成させ、前記定着部材がトナー像の定着が可能な定着温度よりも低い予め定められた温度に加熱されると前記加圧部材を前記加圧位置に移動させ、該定着部材が該定着温度に加熱されると前記トナー像形成器によるトナー像の形成を開始させる第２加熱とを動作状況に応じて使い分ける制御部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記制御部が、前記記録材の厚さに応じて前記第１加熱と前記第２加熱とを使い分け、前記第１加熱が実行される記録材よりも厚い記録材に対して前記第２加熱を実行させるものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記制御部が、電源電圧に応じて前記第１加熱と前記第２加熱とを使い分け、前記第１加熱が実行される電源電圧よりも低い電源電圧の下で前記第２加熱を実行させるものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記制御部が、環境温度に応じて前記第１加熱と前記第２加熱とを使い分け、前記第１加熱が実行される環境温度よりも低い環境温度の下で前記第２加熱を実行させるものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記制御部が、加熱前における前記定着部材の部材温度に応じて前記第１加熱と前記第２加熱とを使い分け、前記第１加熱が実行される部材温度よりも高い部材温度の下で前記第２加熱を実行させるものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記制御部が、前記トナー像の定着後の光沢に応じて前記第１加熱と前記第２加熱とを使い分け、前記第１加熱が実行される光沢よりも高い光沢について前記第２加熱を実行させるものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
コンピュータに、
記録材にトナー像を形成するトナー像形成器と、電磁誘導で加熱され、未定着のトナー像が形成された記録材に接触して、該トナー像を熱で該記録材に定着させる定着部材と、前記定着部材を電磁誘導加熱するための交流磁界を生成する磁界生成器と、前記定着部材を加圧する加圧位置と該定着部材から離間した離間位置との間で移動自在で、該加圧位置に在るときに該定着部材との間を前記記録材が通過する加圧部材と、前記加圧部材を前記加圧位置と前記離間位置との間で移動させる移動器と、を備えた画像形成装置を制御させて、
前記トナー像形成器によるトナー像の形成に先行して、前記加圧部材が前記離間位置に在るときに前記磁界生成器に前記交流磁界を生成させ、前記定着部材がトナー像の定着が可能な定着温度よりも低い予め定められた温度に加熱されると一時的に前記加圧部材を前記加圧位置に移動させた後で該加圧部材を前記離間位置に戻し、該定着部材が該定着温度に加熱されると前記加圧部材を前記加圧位置に移動させて前記トナー像形成器によるトナー像の形成を開始させる第１加熱と、
前記トナー像形成器によるトナー像の形成に先行して、前記加圧部材が前記離間位置に在るときに前記磁界生成器に前記交流磁界を生成させ、前記定着部材がトナー像の定着が可能な定着温度よりも低い予め定められた温度に加熱されると前記加圧部材を前記加圧位置に移動させ、該定着部材が該定着温度に加熱されると前記トナー像形成器によるトナー像の形成を開始させる第２加熱と、
を前記画像形成装置の動作状況に応じて使い分けさせることを特徴とする制御プログラム。