JP2018010045A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 両面印刷の実行時において均熱ローラの結露による転写不良の発生を抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】 画像形成装置は、吸熱回転体9を駆動回転体2に接離させる接離機構の動作を制御する制御部309を有する。制御部309は、複数枚の記録材への画像加熱処理において、第1の条件を満たした以降に画像加熱処理を実行する残りの記録材が全て記録材の第1面及び第2面に画像形成する両面印刷である場合、当該残りの記録材のサイズに依らず、前記第1の条件を満たし、且つ、第2の条件を満たすように吸熱回転体9を駆動回転体2に当接させる。前記第2の条件は、吸熱回転体9が駆動回転体2に当接してから吸熱回転体9が1回転するまでの間に亘って吸熱回転体9と接する駆動回転体2の周面の領域が最初にニップ部を通過するとき、前記周面の領域は、前記ニップ部にて両面印刷における第1面と接する。【選択図】 図10

Description

電子写真方式の画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置は、記録材上に形成された未定着のトナー画像を加熱する定着装置を備える。定着装置の一例として、定着装置の立ち上げ時間を短くするために、熱容量の小さい定着ベルト(エンドレスベルト)を備える構成が知られている。この定着装置では、定着ベルト(エンドレスベルト)と加圧ローラ(駆動回転体)間のニップ部において、記録材を加熱及び加圧することにより定着処理(画像加熱処理)する。
また、定着装置では、定着装置に使用可能な記録材の最大幅よりも小さい幅サイズの記録材を連続で通紙すると、記録材と接触しない定着ベルトの長手方向端部の領域(非通紙部領域)が昇温してしまう恐れがある。その対策の1つとして、金属製のローラ(以下、均熱ローラと呼ぶ)を加圧ローラに当接させる構成が知られている(特許文献1)。均熱ローラは、加圧ローラの熱を長手方向に分散させることにより、加圧ローラを介して定着ベルトの端部領域の昇温を抑制する。
特開2013−64997
特許文献1では、連続してニップ部を通過した記録材の枚数が所定枚数に達してから、均熱ローラを加圧ローラに当接させる構成が開示されている。これにより、均熱ローラの当接によって定着ベルトの温度が低下し過ぎてしまうことを抑制している。
本発明者は、検討により、特許文献1の構成に更なる改良の余地があることを見出した。低熱容量である定着ベルトを用いる定着装置では、定着ベルトの立ち上げに要する時間が短いため、定着ベルトが定着処理を開始できる温度に達して立ち上げが完了したとしても、均熱ローラはあまり加熱されない。そのため、例えば立ち上げ前の均熱ローラの温度が低い場合などには、ニップ部での定着処理により記録材から発生する水蒸気が均熱ローラで冷やされ、均熱ローラの表面に結露ができる場合がある。
結露した状態の均熱ローラが加圧ローラに当接すると、均熱ローラから加圧ローラに水分が転移するため、ニップ部を通過する記録材が濡れる。ここで、濡れた記録材が両面印刷される記録材であり、且つ、その記録材がその1面目に形成されたトナー画像が定着処理される間に濡れた場合には、その記録材の2面目にトナー画像が転写される際に転写不良に繋がる恐れがある。
特許文献1の構成では、両面印刷の実行中に記録材の枚数が所定枚数に達した場合、均熱ローラが加圧ローラに当接するタイミングによっては両面印刷される記録材の1面目の定着処理中にその記録材を濡らしてしまう恐れがある。そこで、均熱ローラの当接タイミングについて、更なる改善が求められている。
本発明は、先行技術の更なる改良に係り、両面印刷の実行時において均熱ローラの結露による転写不良の発生を抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、第1の発明は、
記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部により形成された記録材上のトナー画像をニップ部にて加熱するエンドレスベルトと、
前記エンドレスベルトを加熱する加熱部と、
前記エンドレスベルトとの間で前記ニップ部を形成するとともに、前記エンドレスベルトを回転駆動する駆動回転体と、
前記駆動回転体に当接して前記駆動回転体から吸熱する吸熱回転体と、
前記吸熱回転体を前記駆動回転体に接離させる接離機構と、
複数枚の記録材への画像加熱処理の実行中に第1の条件を満たしたことに伴い、前記吸熱回転体が前記駆動回転体に当接するように、前記接離機構の動作を制御する制御部と、
を有し、
前記複数枚の記録材への画像加熱処理において、前記第1の条件を満たした以降に画像加熱処理を実行する残りの記録材が全て記録材の第1面にのみ画像形成する片面印刷である場合、前記制御部は、前記第1の条件を満たしたことに応じて前記吸熱回転体を前記駆動回転体に当接させ、
前記複数枚の記録材への画像加熱処理において、前記第1の条件を満たした以降に画像加熱処理を実行する残りの記録材が全て記録材の第1面及び第2面に画像形成する両面印刷である場合、前記制御部は、当該残りの記録材のサイズに依らず、前記第1の条件を満たし、且つ、第2の条件を満たすように前記吸熱回転体を前記駆動回転体に当接させ、
前記第2の条件は、
前記吸熱回転体が前記駆動回転体に当接してから前記吸熱回転体が1回転するまでの間に亘って前記吸熱回転体と接する前記駆動回転体の周面の領域が最初に前記ニップ部を通過するとき、前記周面の領域は、前記ニップ部にて両面印刷における第1面と接することを特徴とするものである。
また、第2の発明は、
記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部により形成された記録材上のトナー画像をニップ部にて加熱するエンドレスベルトと、
前記エンドレスベルトを加熱する加熱部と、
前記エンドレスベルトとの間で前記ニップ部を形成するとともに、前記エンドレスベルトを回転駆動する駆動回転体と、
前記駆動回転体に当接して前記駆動回転体から吸熱する吸熱回転体と、
前記吸熱回転体を前記駆動回転体に接離させる接離機構と、
前記接離機構の動作を制御する制御部と、
第1のモードと第2のモードを含む複数のモードの中から前記制御部が実行すべきモードの指示を操作者から受け付ける受付部と、
を有し、
前記制御部は、
前記受付部にて指示されたモードが前記第1のモードである場合において、前記吸熱回転体が前記駆動回転体に対して離間している状態で画像形成処理の実行を待機する待機状態において、画像形成処理の実行命令が投入された場合、画像形成すべき記録材の材質によらず、画像形成処理の開始後に所定の条件を満たしたことに伴い、前記吸熱回転体を前記駆動回転体に当接させ、
前記受付部にて指示されたモードが前記第2のモードである場合、前記吸熱回転体が前記駆動回転体に対して離間している状態で画像形成処理の実行を待機する待機状態において、画像形成処理の実行命令が投入された場合、画像形成すべき記録材の材質によらず、前記エンドレスベルトが記録材への画像加熱処理を開始するまでの間に前記吸熱回転体を前記駆動回転体に当接させることを特徴とするものである。
本発明によれば、両面印刷の実行時において均熱ローラの結露による転写不良の発生を抑制できる画像形成装置を提供することができる。
画像形成装置の一例を示す図である。 均熱ローラが加圧ローラから離間している状態での定着装置の一例を示す図である。 定着装置のコアの配置を示す図である。 定着ベルトの断面を示す図である。 加圧ローラの長手方向の形状の一例を示す図である。 定着装置の長手方向の構成の一例を示す図である。 均熱ローラが加圧ローラに当接している状態での定着装置の一例を示す図である。 制御に係る構成を示すブロック図である。 制御に係るフローチャートである。 制御に係るフローチャートである。 制御に係るタイミングチャートである。 制御に係るフローチャートである。
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明を実施形態に記載されたものだけに限定するものではない。
〔実施例1〕
[画像形成装置]
本実施例の画像形成装置10000の概略構成について、図1を用いて説明する。なお、以下では、電子写真方式の画像形成装置の一例として、複数の感光ドラムを有するフルカラーの画像形成装置10000を例に説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、後述する中間転写ベルト204を介さずに、感光ドラム200から記録材に直接転写する直接転写方式の装置であってもよいし、単色のトナー画像を形成する装置(例えば、モノクロ機)であってもよい。また、画像形成装置10000としては、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、および、これらの複数の機能を備える複合機などであってもよい。
図1は画像形成装置の一例を示す図である。画像形成装置10000は、画像読取装置300とプリンタ部400とを備える。
画像読取装置300は、原稿台ガラス302上に置かれた原稿を読み取るもので、光源303から照射された光が原稿で反射し、レンズなどの光学系部材304を介してCCDセンサ305に結像される。このような光学系ユニットは矢印の方向に走査することにより、原稿をライン毎の電気信号データ列に変換する。CCDセンサ305により得られた画像信号は、プリンタ部400に送られ、制御部309で画像処理がなされる。制御部309は、CPU(Central Processing Unit)1000を備えており、画像形成装置10000の動作を制御する。
また、画像形成装置10000は、プリンタとしても使用可能である。制御部309は、ネットワークを介して接続されているプリントサーバ等(不図示)から入力される画像信号に基づき、画像形成を実行できる。
プリンタ部400は、複数の画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdを備え、各画像形成部では、上述の画像信号に基づいて画像形成が行われる。即ち、画像信号は制御部309によりPWM(パルス幅変調制御)されたレーザービームに変換される。ポリゴンスキャナ(露光装置)310は、画像信号に応じたレーザービームを走査する。そして、各画像形成部Pa〜Pdの像担持体としての感光ドラム200a〜200dにレーザービームが照射される。
なお、画像形成部Paはイエロー色(Y)のトナー画像を形成する画像形成部であり、画像形成部Pbはマゼンタ色(M)トナー画像を形成する画像形成部である。画像形成部Pcはシアン色(C)トナー画像を形成する画像形成部であり、画像形成部Pdはブラック色(Bk)トナー画像を形成する画像形成部である。尚、各色の画像形成部Pa〜Pdの配列順序は限定されない。
以下、記述の煩雑化を防ぐために、画像形成部Pa〜Pdを代表して、画像形成部Paの構成の詳細を説明する。画像形成部Pb〜Pdの構成は、画像形成部Paと同様であるので、詳細な説明は省略する。
画像形成部Paにおいて、感光ドラム(感光体)200aの表面には、画像信号に基づくトナー画像が形成される。1次帯電器201aは、感光ドラム200aの表面を所定の電位に帯電させて静電潜像形成の準備を施す。ポリゴンスキャナ310からのレーザービームによって、所定の電位に帯電された感光ドラム200aの表面に静電潜像が形成される。現像器202aは、感光ドラム200a上の静電潜像を現像してトナー画像を形成する。一次転写ローラ203aは、中間転写ベルト(中間転写体)204の背面から放電を行い、トナーと逆極性の一次転写バイアスを印加し、感光ドラム200a上のトナー画像を中間転写ベルト204上へ転写する。一次転写後の感光ドラム200aの表面は、クリーナー207aにより清掃される。
また、中間転写ベルト204上のトナー画像は、次の画像形成部に搬送される。中間転写ベルト204上には、Y、M、C、Bkの順に、順次それぞれの画像形成部にて形成された各色のトナー画像が転写され、4色の画像が形成される。
画像形成部Pdを通過したトナー画像は、2次転写ローラ対205、206で構成される2次転写部において、中間転写ベルト204上のトナー画像と逆極性の2次転写電界が印加されることにより、記録材Pに2次転写される。
記録材Pは、画像形成装置によってトナー像が形成され得るシート状の記録媒体(メディア)である。例えば、定型あるいは不定型の普通紙、薄紙、厚紙、上質紙、コート紙、封筒、葉書、シール、樹脂シート、OHPシート、印刷用紙、フォーマット紙等が挙げられる。以下、記録材を用紙と記す場合があるが、記録材は紙に限定されるものではない。便宜上、記録材(シート)の扱いを、通紙、給紙、排紙、通紙部、非通紙部など紙に纏わる用語を用いて説明するが、記録材は紙に限定されるものではない。
給紙された用紙Pは、レジストローラを備えるレジ部208で一旦停止する。レジ部208は、二次転写部にて、中間転写ベルト204上のトナー画像が用紙Pの所定の位置に転写されるように、中間転写ベルト204上のトナー画像が転写ニップ部に到達するタイミングに合わせて、用紙Pを転写ニップ部に送り出す。制御部309は、レジ部208が用紙Pを送り出すタイミングを制御する。その後、用紙P上のトナー画像は、定着装置(画像加熱装置)500で、用紙Pに定着される。
片面印刷の場合は、1面目(第1面)のトナー画像の転写および定着処理(画像加熱処理)が終了すると、用紙Pは機外へ排出される。
両面印刷の場合は、1面目(第1面)のトナー画像の転写および定着処理(画像加熱処理)が終了すると、用紙Pは定着後の画像形成装置10000の内部に設けられた反転部210にて用紙Pの表裏が逆転される。そして、用紙Pは、搬送路211を経由して再び二次転写部へと搬送される。二次転写部へ搬送され、2面目(第2面)のトナー画像が転写された用紙Pは、定着装置500に搬送される。定着装置500にて2面目のトナー画像が用紙P上に定着処理されると、機外へ排出される。
[定着装置]
次に、本実施形態の定着装置500について、図2、図3を用いて説明する。
なお、以下の説明において、定着装置500またはこれを構成している部材の長手方向とは、記録材の搬送路面内において記録材の搬送方向に直交する幅方向である。また短手方向とは記録材の搬送方向に平行な方向である。定着装置500に関し、正面とは定着装置500を記録材入口側からみた面、背面とはその反対側の面(記録材出口側)である。また、定着装置500に関し、左右とは定着装置500を正面から見て左または右である。上流側と下流側とは記録材の搬送方向に関して上流側と下流側である。更に、最大発熱幅とは、定着ベルト1の幅方向において、トナー画像を記録材に定着できる温度を保っている最大幅のことを意味する。
まず、定着装置500の概略構成について、図2を用いて説明する。定着装置500は、記録材を加熱する加熱回転体である定着ベルト(エンドレスベルト)1と、加圧回転体(駆動回転体)である加圧ローラ2と、誘導加熱装置100と、均熱部材(吸熱回転体)である均熱ローラ9とを備える。
定着ベルト1は、無端状に形成され、磁束が通過することにより発熱する金属層を有し、ニップ部Nにて記録材を加熱する。加圧ローラ2は、定着ベルト1の外周面と接するように配設され、定着ベルト1との間でニップ部Nを形成し、ニップ部Nで記録材を挟持して回転する加圧回転体である。圧力付与部材3は、後述する圧力付与手段としての圧力付与機構30により、定着ベルト1と加圧ローラ2との間に押圧力を作用させてニップ部Nを形成する。圧力付与部材3は、金属製のステー4に保持されている。また、ステー4の誘導加熱装置100側には、定着ベルト1を効率的に加熱するために、誘導磁場を定着ベルト1に集中させるための磁性体コア5(内コア)が設けられている。
誘導加熱装置100は、定着ベルト1を誘導加熱する加熱源(誘導加熱手段、加熱部)である。誘導加熱装置100は、励磁コイル6と、複数の磁性体コア7a(外コア)と、励磁コイルに電流を印加する電源装置101と、電源装置101を制御する制御回路部102とを有する。励磁コイル6と、電源装置101及び制御回路部102により磁束発生手段を構成する。
励磁コイル6は、電線として例えばリッツ線を用い、これを横長・船底状にして定着ベルト1の周面と側面の一部に対向するように巻回してなる。図3に示すように、複数の磁性体コア7aは、励磁コイル6によって発生した磁束が定着ベルト1の金属層(導電層)以外に実質漏れないように励磁コイル6の外側を覆うように配置されている。また、複数の磁性体コア7aは、定着ベルト1に対向する位置に、記録材の搬送方向に直交する幅方向に並べて配置され、励磁コイル6により発生した磁束を定着ベルト1に導く。これら励磁コイル6と複数の磁性体コア7aとは、電気絶縁性の樹脂により形成されたモールド部材7cによって支持される。このように構成される誘導加熱装置100は、定着ベルト1の外周面に対してギャップ(隙間)を存して対面させて配設してある。
定着ベルト1の回転状態において、誘導加熱装置100の励磁コイル6には電源装置(励磁回路)101から20〜50kHzの高周波電流が印加される。励磁コイル6によって発生した磁束により、定着ベルト1の金属層(導電層)が誘導発熱する。
温度センサ(温度検出素子、第1温度検知手段)TH1は、例えばサーミスタであり、定着ベルト1の幅方向中央部の内周面の位置に当接させて配設してある。温度センサTH1は、定着ベルト1の幅方向中央部の温度を検知する。即ち、温度センサTH1は、記録材が通過する通紙部となる定着ベルト1部分の温度を検知する。温度センサTH1は、圧力付与部材3に弾性支持部材を介して取り付けられており、定着ベルト1の当接面が波打つなどの位置変動が生じたとしてもこれに追従して良好な接触状態が維持されるように構成されている。温度センサTH1により検知された検知温度情報は、制御回路部102にフィードバックされる。
制御回路部102は、この温度センサTH1から入力する検知温度が所定の目標温度(定着温度)に維持されるように電源装置101から励磁コイル6に入力する電力を制御している。即ち、定着ベルト1の検知温度が目標温度に昇温した場合、励磁コイル6への通電が遮断される。本実施形態では、電源の立ち上げ中は定着ベルト1の目標温度で一定になるように、温度センサTH1の検出温度に基づいて高周波電流の周波数を変化させて励磁コイル6に入力する電力を制御して温度調節(温調)を行っている。
一方、定着ベルト1の幅方向端部には、第2温度検知手段としての温度センサTH2が、温度センサTH1と同様の構成で設けられている。この温度センサTH2は、定着ベルト1の幅方向中央から例えば160mmの位置に配置されている。このような温度センサTH2は、定着装置500に通紙可能な最大サイズの記録材の端部近傍にあることが望ましく、定着ベルト1の幅方向中央から150〜165mmの範囲にあることが好ましい。
定着ベルト1は、少なくとも画像形成実行時には、制御回路部102で制御されるモータM1(駆動手段)によって加圧ローラ2が回転駆動されることで、従動回転する。そして、2次転写部から搬送される未定着トナー画像を担持した記録材の搬送速度と、ほぼ同一の周速度で回転駆動される。本実施例の場合、モータM1は、加圧ローラ2の表面の速度が例えば330mm/secとなるように加圧ローラ2を駆動する。これにより定着ベルト1の表面回転速度も約330mm/secで従動回転される。この回転速度の場合、フルカラーの画像を1分間にA4サイズで80枚、A4Rサイズで58枚定着処理することが可能である。
また、定着ベルト1が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、未定着のトナー画像を有する記録材が、ガイド部材で案内されてニップ部Nに導入される。定着ベルト1の外周面は、ニップ部Nにおいて、その記録材の未定着のトナー画像を有する側の面と密着する。ニップ部Nは、記録材を挟持搬送する。これにより、主に定着ベルト1の熱が記録材上の未定着のトナー画像に付与され、またニップ部Nの加圧力を受けて未定着トナー画像が記録材の表面に熱圧定着される。ニップ部Nを通過した記録材は、定着ベルト1の外周面から分離され、定着装置外へ搬送される。
また、均熱部材としての均熱ローラ9は、定着ベルト1の長手方向における端部の過昇温を防止するための金属製のローラである。詳細は、後述する。また、クリーニング装置600は、均熱ローラ9をクリーニングするクリーニング部材である。
次に、定着装置500の各部の構成について、以下、詳しく説明する。
[定着ベルト]
定着ベルト1について、図4を用いて説明する。定着ベルト1は、内径が30mmである。定着ベルト1は、ニッケルの基層(金属層)1aを有している。この基層1aの厚みは40μmである。基層1aの外周には、弾性層1bとして耐熱性シリコーンゴム層が設けられている。シリコーンゴム層の厚さは100〜1000μmの範囲内で設定するのが好ましい。本実施形態では、定着ベルト1の熱容量を小さくしてウォーミングアップタイムを短縮し、かつカラー画像を定着するときに好適な定着画像を得ることを考慮して、シリコーンゴム層の厚みは300μmとされている。このシリコーンゴム層は、JIS−A20度の硬度を持ち、熱伝導率は0.8W/mKである。更に弾性層1bの外周には、表面離型層1cとしてフッ素樹脂層(例えばPFAやPTFE)が30μmの厚みで設けられている。
基層1aの内面側には、定着ベルト1の内側に設けられている温度センサTH1との摺動摩擦を低下させるために、フッ素樹脂やポリイミドなどの樹脂層(滑性層)1dを10〜50μm設けても良い。本実施形態では、この滑性層1dとしてポリイミドを20μm設けた。
なお、定着ベルト1の基層1aとしては、ニッケルのほかに鉄合金や銅、銀などを適宜選択可能である。また、樹脂基層にそれら金属を積層させるなどの構成でも良い。基層1aの厚みは、後で説明する励磁コイルに流す高周波電流の周波数と金属層の透磁率・導電率に応じて調整して良く、5〜200μm程度の間で設定すると良い。
[加圧ローラ]
加圧ローラ2について、図2及び図5を用いて説明する。加圧ローラ2は、駆動手段としてのモータM1により回転駆動される。また、加圧ローラ2は、定着ベルト1に対して着脱可能に配置され、モータM2の駆動により、定着ベルト1に当接又は離間する。モータM1、M2は、制御部309と接続しており、制御部309によりその動作が制御される。加圧ローラ2の外径は、30mmである。また、加圧ローラ2は、長手方向の中央部の径が20mmで両端部の径が19mmである鉄合金製の芯金の周面に、弾性層としてシリコーンゴム層が設けてある。さらに、加圧ローラ2の表面は、離型層としてフッ素樹脂層(例えばPFAやPTFE)が30μmの厚みで設けられる。加圧ローラ2の長手方向中央部における硬度は、ASK−C70℃である。加圧ローラ2は、図5に誇張して示すように、端部の外径が中央の外径より大きい、逆クラウン形状としている。クラウン量は加圧ローラの中央と端部(中央から163.5mmの位置)で200μmとしている。なお、加圧ローラ2の外径形状は、このような逆クラウン形状以外に、例えば、中央と端部との径がほぼ同じとなるストレート形状としても良い。
[圧力付与機構]
圧力付与機構30について、図6を用いて説明する。定着装置500には、定着ベルト1の幅方向両端部に、定着フランジ31が設けられている。定着フランジ31は、定着ベルト1の長手方向移動および周方向の形状を規制する規制部材である。圧力付与機構30は、ステー4と、バネ受け部材9aと、ステー加圧バネ9bと、を備える。ステー加圧バネ9aは、定着フランジ31内に挿通して配設されている金属製のステー4の両端部と、定着装置500の枠体に固定されているステー用のバネ受け部材9aと、の間に、弾性的に縮められた状態で設けられる。そして、ステー加圧バネ9bが、ステー4に加圧ローラ2に近づく方向に圧力を付与している。
ステー4には、圧力付与部材3が保持されており、ステー4に付与された圧力により、圧力付与部材3を介して定着ベルト1が加圧ローラ2に向けて付勢され、定着ベルト1と加圧ローラ2との間でニップ部Nが形成される。
圧力付与部材3は、耐熱性樹脂であり、ステー4は圧接部に圧力を加えるために剛性が必要であるため、本実施形態では鉄製である。圧力付与部材3は、中央が端部よりも加圧ローラ2側に突出するようなクラウンが付けてあり、クラウン量は圧力付与部材3の中央と端部(中央から163.5mmの位置)で1.4mmとしている。なお、回転する定着ベルト1は、基層が金属で構成されているので、回転状態にあっても幅方向への寄りを規制するための手段としては、定着ベルト1の端部を単純に受け止めるだけの定着フランジ31を設ければ十分である。これにより、定着装置の構成を簡略化できるという利点がある。
[均熱ローラ及びクリーニング機構]
本実施例の定着装置500には、図2に示すように、加圧ローラ2に対して接離可能な均熱ローラ9が備えられている。図2は、加圧ローラ2に対して均熱ローラ9が離間している状態の定着装置500を示しており、図7は、加圧ローラ2に対して均熱ローラ9が当接している状態の定着装置500を示している。
均熱ローラ9は、加圧ローラ2に従動回転可能なローラであり、加圧ローラ2に当接することにより、加圧ローラ2の熱を長手方向に分散させるものである。均熱ローラ9は本実施例においては加圧ローラ2の表面の摩擦により回転駆動を伝達され、加圧ローラ2に従動回転している。
定着ベルト1の過昇温を抑制するために備えられている。例えば、画像形成装置10000にて使用可能な記録材の最大幅よりも小さい幅の記録材に対して画像加熱処理する場合、幅方向において、画像加熱処理する記録材の外側も誘導加熱装置100により定着ベルト1が加熱されてしまう。記録材と接触しない定着ベルト1の長手方向端部の領域(非通紙部領域)は、記録材に熱が奪われないため、昇温してしまう恐れがある。定着ベルト1の通紙領域以外の昇温を加圧ローラ2で吸熱され、その吸熱された加圧ローラ2の熱が均熱ローラ9により分散されることにより、定着ベルト1の過昇温を抑制する。
均熱ローラ9は、熱伝導率が100〜250℃で100W/m・K以上であり、且つ熱容量が100〜250℃で3.0kJ/m3・K以下の材料からなることが好ましい。前記材料はアルミニウム及び銅などであることが好ましい。均熱ローラ9の軸径は、8mmであり、均熱ローラの直径はφ20mm、長手方向長さは300mm、前記材料で内部が埋まっている中実構成である。また、加圧ローラ2からのオフセットトナー、紙粉等の異物の付着を防止する目的で、均熱ローラ9の表面層に、10〜20μmのフッ素コート層を設けたり、PFA層を設けたりしても良い。
均熱ローラ9は、接離機構103により加圧ローラ2に当接する状態を取る。接離機構103は、付勢部材(不図示)を有する。均熱ローラ9が加圧ローラ2に当接する場合、均熱ローラ9は、80Nの力で付勢部材により加圧ローラ2に付勢されている。接離機構103は、制御部309と接続しており、制御部309によりその動作が制御される。
均熱ローラ9は、定着装置500の立ち上げ制御(特に、定着装置500全体が常温である場合)の開始時から加圧ローラ2に当接していると、加圧ローラ2を経由して定着ベルト1の熱を奪ってしまい、定着装置500の高速立ち上げを阻害する要因となる。そのため、通常は、定着装置500に記録材への画像加熱処理を実行させつつ、定着装置500がある程度蓄熱されるまで、加圧ローラ2からは離間している。本実施例では、制御部309に蓄熱カウンタ1007(図8)を設けている。蓄熱カウンタ1007は、定着装置500を記録材が通過するごとにカウントアップしていく。
より具体的は、用紙搬送方向において、ニップ部Nより下流側に、記録材の通過を検知するためのセンサ40が配置されている。センサ40は、制御部309と接続しており、制御部309はセンサ40の検知結果を取得する。制御部309は、用紙の後端がセンサ40を通過した時に、ニップ部Nを用紙が通過したと判断し、カウントアップを行う。搬送方向の用紙サイズがA4サイズより大きい場合は、用紙一枚につき2カウント、用紙サイズがA4サイズ以下の場合は用紙一枚につき1カウント分だけ蓄熱カウンタ1007が増加していく。蓄熱カウンタが所定の値以上になると、均熱ローラ9を加圧ローラ2へ当接させるように制御部309が接離機構103を制御する。本実施例では、蓄熱カウンタが25を超えると、均熱ローラ9を加圧ローラ2へ当接させるように制御部309が接離機構103を制御する。
なお、蓄熱カウンタ1007は通紙が無い場合においては、所定時間ごとにカウントした数字を減らすようになっている。具体的は、制御部309は、投入された実行命令(例えば、コピースタートなど)に対応する画像加熱処理が終了してからの経過時間(秒)に0.5を乗じた数値が蓄熱カウンタから減算する。このため、画像形成装置10000に投入されるJOB(ジョブ)の間隔が十分に開いたときには、再びゼロからカウントアップを始める。また、JOBの投入間隔が短い場合、蓄熱カウンタはある程度の値を維持した状態で画像加熱処理が開始される。尚、JOB(ジョブ)とは、画像データ、指定された用紙Pの種類、坪量、紙サイズ、枚数、部数、レイアウト、後処理、両面印刷か片面印刷か、などの印刷条件情報が付加された画像形成指示(画像形成部Pa〜Pdへの画像形成処理の実行命令)のことである。
更に、定着装置500は、均熱ローラ9の表面に付着したトナーや紙粉を清掃するためにクリーニング装置600を有する。クリーニング装置600は、ウェブペーパ601と、ウェブペーパの巻き取りを行う2本のアルミパイプ602、603、及びスポンジ製ローラのクリーニングローラ604、及び、ウェブ送り機構104からなる。ウェブペーパ601は、具体的にはメタン系アラミド繊維でできた不織布などを用いることができる。また602側に巻きつけられたウェブペーパ601が、ウェブ送り機構104によって、矢印A(図7)方向に送られ、アルミパイプ603側のローラに巻き取られていく。
均熱ローラ9が、加圧ローラ2及びクリーニング装置600に当接している場合は、記録材がニップ部Nを通過するたびに、所定の量だけウェブペーパを送っている。本実施例においては、A4用紙が2枚ニップ部Nを通過するたびに、ウェブペーパを0.02mm送っている。
[誘導加熱装置]
定着ベルト1と誘導加熱装置100の励磁コイル6は、0.5mmのモールドにより電気絶縁の状態を保つ。また、定着ベルト1と励磁コイル6との間隔は1.5mm(モールド表面と定着ベルト表面の距離は1.0mm)で一定であり、定着ベルト1は均一に加熱される。前述したように、励磁コイル6には、20〜50kHzの高周波電流が印加されて、定着ベルト1の基層1aが誘導発熱する。そして、立ち上げ時の定着ベルト1の目標温度である180℃で一定になるように、温度センサTH1の検出値に基づいて高周波電流の周波数を変化させて励磁コイル6に入力する電力を制御して温度調節される。
励磁コイル6を含む誘導加熱装置100は、高温になる定着ベルト1の内部ではなく外部に配置されているので、励磁コイル6の温度が高温になりにくい。また、電気抵抗も上昇せず高周波電流を流してもジュール発熱による損失を軽減する事が可能となり、また励磁コイル6を外部に配置したことで定着ベルト1の小径化(低熱容量化)にも寄与しており、ひいては省エネルギー性にも優れていると言える。本実施形態の定着装置のウォーミングアップタイムは、非常に熱容量が低い構成である。このため、例えば励磁コイル6に1200W入力すると約15秒で目標温度である180℃に到達でき、スタンバイ中の加熱動作が不要であるため、電力消費量を非常に低く抑える事が可能である。
[装置の電源投入時又は画像形成ジョブの開始時の制御]
図8に示すように、制御部309は、CPU1000、メモリ1001、蓄熱カウンタ1007を備える。
操作部1002は、操作者がCPU1000に指示を入力したり、CPU1000が操作者へ向けて情報を表示したりするための、ユーザインタフェース(UI:User Interface)である。操作部1002は、制御部309と接続している。この操作部1002は、CPU1000に対してユーザ(操作者、使用者)からの画像形成モード設定及び指示の入力を受け付ける受付部として機能する。また、CPU1000から操作部1002に対してユーザへの装置の状態報知等がなされる。制御部309は、CPU1000により画像形成装置10000の各機構を統括的に制御する。
操作部1002は、メインスイッチ(主電源)M−SW、操作者が画像形成装置への指示を入力する為の入力部(操作パネル)1004、情報を表示する表示部(ディスプレイ:UI画面)1005を有する。入力部1004には、数値入力を行うためのテンキー群、プリント開始ボタン、ストップキー、節電ボタン等の各種の操作キーが配設されている。表示部1005はタッチパネル方式の液晶画面であり、使用する用紙の選択が可能な用紙表示などの各種の情報表示がなされると共に、各種の操作ボタンの表示もなされる。表示された操作ボタンによっても画像形成装置が行う動作の各種設定が制御部309に入力される。
メモリ1001には、CPU1000が各制御部に指令を送るための各種データが保存されている。
画像形成装置10000は、メインスイッチM−SWがオンされると、定着装置500を立ち上げる。立ち上げ中に、予約JOBが制御部309に投入された場合には、立ち上げ完了に応じて予約JOBに対応する画像形成処理及び定着処理(画像加熱処理)を開始する。また、メインスイッチM−SWがオンされた後、画像形成指示が投入されなければ、画像形成指示の入力を待機する待機状態に移行する。画像形成装置10000は、待機状態において、JOBが投入されると、定着装置500を立ち上げる。
また、定着装置500の立ち上げとは、画像形成装置10000の電源投入(メインスイッチM−SWのオン)、又は、待機状態における画像形成指示が投入されたことに伴い、定着装置500が定着処理を開始可能な状態へ移行させる準備動作のことである。具体的には、ニップ部Nに記録材が進入する前に、制御部309は、定着ベルト1が目標温度(プリント可能温度)になるように加熱するべく励磁コイルに投入する電流を制御する。最大発熱幅では、幅方向の長さが330mmとなる。また、最大発熱幅内の温度差は±15℃以内に収まっている。最大発熱幅とは、トナーが記録材に定着できる温度を保っている定着ベルト1の長手の最大幅のことを示している。
本実施例では定着ベルト1を低熱容量化し、さらに定着ベルト1の加熱方法として誘導加熱方式を採用しているため定着装置500の立ち上げ時間が短い。このような定着装置500では、定着ベルト1がプリント可能温度に達して温調終了したとしても、定着ベルト1の周囲の雰囲気は、あまり温まらず、画像形成装置10000が晒されている環境温度に近い状態のままである。上述したように、通常、均熱ローラ9は、高速ウォームアップを目的のために、立ち上げ時には、加圧ローラ2から離間した状態である。そのため、均熱ローラ9が加圧ローラ2から離間した状態での立ち上げ動作では、均熱ローラ9はほとんど加熱されない。
一方、定着ベルト1がプリント可能温度に達したのち通紙が開始されると、ニップ部Nでの定着処理によって、ニップ部Nを通過した用紙からは水蒸気が発生する。定着装置500の立ち上げ直後は、ニップ部Nを通過した用紙から発生する水蒸気によってニップ部N周辺の部材が結露を生じる恐れがある。この結露は、画像形成装置10000が晒されている環境が低温の場合や、記録材が高湿環境で放置されていた場合などにはより顕著になる。
均熱ローラ9は、上述したように加圧ローラ2の均熱効果を高めるために、アルミ合金等の熱伝導性の良い材料が選択される。そのため、定着装置500の中でも、樹脂等で構成される他の部材と比べて、均熱ローラ9は、近傍の水蒸気の熱を奪ってしまい、より結露ができやすい。
制御部309は、蓄熱カウンタが25を超えると、均熱ローラ9を加圧ローラ2へ当接させる。均熱ローラ9に結露が生じた状態で、均熱ローラ9が加圧ローラ2に当接される場合、均熱ローラ9に付着した水分が加圧ローラ2に移り、この水分がニップ部Nを通過する記録材を濡らしてしまう恐れがある。
記録材が濡れると、その濡れた部分の抵抗値が変化する(低抵抗化する)。両面印刷される記録材の1面目に形成されたトナー画像の定着処理をする場合に、ニップ部Nにて記録材が濡れてしまった場合、記録材の一部が濡れた状態で二次転写部にて2面目のトナー画像が転写される。この際、ニップ部Nで濡れたことによる用紙の抵抗値の変化が転写不良を引き起こし、成果物に画像不良として視認される恐れがある。
一方、片面印刷される記録材がニップ部Nにて濡れてしまった場合、及び、両面印刷される記録材がその2面目に形成されたトナー画像の定着処理の間に濡れた場合、ニップ部Nを通過した記録材は、二次転写部に搬送されることなく排紙される。したがって、これらの場合には、ニップ部Nでの濡れによる転写不良は発生しない。
そこで、本実施例では、制御部309は、均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接したことによって濡れる恐れがある記録材が、片面印刷される記録材か両面印刷される記録材かを判断する。制御部309は、両面印刷される記録材の1面目の定着処理中に記録材が濡れないように、均熱ローラ9の当接タイミングを制御する。
例えば、両面印刷のJOB(例えば両面印刷でA4用紙20枚(複数枚)にプリント)の印刷実行中に、均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させる場合、制御部309は、2面目が定着処理されるタイミングに合わせて均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させる。これにより、画像不良の発生を回避する。
図9〜10のフローチャート及び図11のタイミングチャートを用いて、本実施例での制御を説明する。尚、フローチャートに示す制御は、実行部(制御部)として機能する制御部309が、内蔵するメモリ1001に記憶された制御プログラムを実行することにより行われる。
待機状態にてJOBが投入されると(S101)、すなわち画像形成指示が入力されると、制御部309は、定着装置500の立ち上げを開始する(S102)。
制御部309は、モータM1を駆動し、加圧ローラ2及び定着ベルト1の回転を開始させる(S103)。尚、加圧ローラ2と定着ベルト1が離間状態にある場合は、まず加圧ローラ2を着脱させるモータM2を駆動させ、加圧ローラ2を定着ベルト1に加圧させ、ニップ部Nを形成させる。
制御部309は、ヒータへの通電を開始し、定着ベルト1の温度を180℃(プリント可能温度)となるように温調を開始する(S104)。具体的には、制御部309は、制御回路部102に指令を出し、励磁コイル6に電圧を印加する。定着ベルト1が180℃になったら(つまり定着装置500が立ちあがったら)(S105 YES)、S101で投入されたJOBを開始する(S106)。
尚、図9は、S101を待機状態におけるJOBの投入としたが、画像形成装置10000のメインスイッチM−SWがオンされたことに伴い定着装置500の立ち上げを開始し、立ち上げ中にJOBが投入された場合に適応してもよい。
投入されたJOBにて画像形成すべき記録材が、全ページ片面印刷である(片面JOB)場合は、S108〜S114に示すように、蓄熱カウンタ1007の値(i)が25を超えたタイミングで制御部309が均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させる。片面JOBである場合、蓄熱カウンタ1007の値(i)が25を超えた以降の残りのページも全て片面印刷であるため、定着装置500は、両面印刷の記録材を濡らすことはない。具体的には、制御部309は、用紙を1枚ずつ定着装置500のニップ部Nに通紙させ(S108)、用紙がニップ部Nを通過するたびに蓄熱カウンタ1007の値(i)をカウントアップする(S109)。制御部309は、蓄熱カウンタ1007の値(i)が25を超えたら(S111 YES)、接離機構103を制御して均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させる(S113)。制御部309は、蓄熱カウンタ1007の値(i)が25を超えたことに応じて均熱ローラ9を当接させたら、JOBが終了するまで、均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させたままにする。尚、JOBが片面JOBであるか否かは、投入されたJOBに付加された印刷条件情報から取得される。
JOBが終了したら(S110 YES)、制御部309は、まずヒータへの通電をOFFにする(S114)。そして、モータM1の回転を停止させ、加圧ローラ2及び定着ベルト1の回転を停止させる(S116)。均熱ローラ9が加圧ローラ2に当接している場合には、制御部309は、接離機構103を制御して均熱ローラ9を加圧ローラ2から離間させる(S118)。
一方、S107において、投入されたJOBが片面JOBでない場合、つまり、両面印刷が含まれる場合、制御部309は、S201に移行する(図10)。
制御部309は、投入されたJOBの印刷条件情報に基づいて、搬送する用紙の順番を決定している。制御部309は、1面目のトナー画像がニップ部Nを通過後、再度二次転写部に搬送されるよう、用紙毎に搬送経路を切り替える。例えば、本実施例では、投入されたJOBが全ページ両面印刷である場合、1面目と2面目が交互に定着装置500を通過する。
制御部309は、用紙を1枚ずつ定着装置500のニップ部Nに通紙させ(S201)、用紙がニップ部Nを通過するたびに蓄熱カウンタ1007の値(i)をカウントアップする(S202)。尚、両面印刷の場合は、1面目と2面目がそれぞれ定着処理される度にカウントアップされる。
制御部309は、蓄熱カウンタ1007の値が25に達した時点で(S204 YES、S205 NO)、次にレジ部208から搬送開始(レジオン)される用紙が1面目か、2面目かを判断する(S206)。判定方法の一例としては、制御部309は、投入されたJOBの印刷条件情報に基づいて決定した搬送する用紙の順番と、用紙のレジオンがJOBの1枚目から何回目であるかをカウントした情報から、次の用紙が1面目と2面目のいずれであるかを判定する。尚、判定方法は、これに限らない。
制御部309は、蓄熱カウンタの値(i)が25に達した直後に次にレジ部に到達する用紙が両面印刷の2面目である場合(S206)、その用紙が定着装置500に来るタイミングに合わせて均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させる(S207)。ここで、図11は、図中の用紙Aが両面印刷の2面目である場合における、均熱ローラ9の当接タイミングの一例を示している。
ここで、S207における均熱ローラ9の当接タイミングの決定方法の一例を示す。
本実施例では、加圧ローラ2の周面の速度が約330mm/s、レジ部208から定着装置500のニップ部Nの入口までの搬送距離は280mmである。したがって、レジ部208に到達した用紙が、レジオンからニップ部Nに至るまでには、0.848secの時間がかかる。一方、均熱ローラ9を離間状態から当接状態にするために、接離機構103を動作させるが、制御部309が接離機構103に指示を送ってから均熱ローラ9の当接動作完了までに1secの時間を有する。S206で判定した用紙が両面印刷の2面目である場合、制御部309は、レジオンをトリガにしてすぐに均熱ローラ9の接離機構103を動作させる。用紙がニップ部Nの先端から約0.15sec進んだ位置、すなわち、用紙の先端が約50mmニップ部Nの入口から下流側に搬送された位置に到達した時に均熱ローラ9の当接が完了する。本実施例では、画像形成装置10000にて通紙可能な用紙の搬送方向のサイズの最小値は182mmである。最小サイズの用紙を通紙した場合、均熱ローラ9が当接した際に、ニップ部Nの上流側には130mm程度の用紙が残っている。均熱ローラ9を当接すると、均熱ローラ9の結露は加圧ローラ2を介して用紙に付着する。
したがって、均熱ローラ9が当接した瞬間にニップ部Nが用紙を挟んでいる場合、少なくともニップ部Nより上流側に長さ(L1+L2)の用紙が残っていることが望ましい。
ここで、L1とは、均熱ローラ9が当接してから均熱ローラ1回転分の長さ(均熱ローラ9の周長)である。また、L2とは、均熱ローラ9が加圧ローラ2に当接している状態において、均熱ローラ9と加圧ローラ2の当接位置から、加圧ローラ2を経由して用紙に至るまでの加圧ローラ2の最短の円弧長である。本実施例では均熱ローラ9の直径φ20、加圧ローラ2の直径φ30であるから、均熱ローラ9の周長と、加圧ローラ2の円弧長を加えた値(L1+L2)は約110mm程度である。
制御部309が、接離機構103に当接指示を出すタイミングを、このように設定しておけば、用紙のサイズに依らず、両面印刷の用紙の2面目のトナー画像を定着処理する際に、加圧ローラ2はその用紙の1面目の側と接する。これにより、加圧ローラ2に付着した水分がその用紙に吸収される。ゆえに、後続の両面印刷の用紙の1面目を定着処理するときに、用紙に水分が付着することを抑制できる。
S206の判定において、レジ部208に到達する用紙が両面印刷の2面目でない場合、制御部309は、さらに次に到達する2面目の用紙を狙って均熱ローラ9を当接させる(S206 NO)。当接のタイミングは上述した通りである。すなわち、両面JOBが全ページ両面印刷である場合には、S206の判定において、レジ部208に到達する用紙が両面印刷の1面目である場合、制御部309は、さらに次に到達する2面目の用紙を狙って均熱ローラ9を当接させる。
尚、本実施例では、両面JOBに片面印刷が含まれる場合、S206の判定において、レジ部208に到達する用紙が片面印刷される用紙である場合にも、制御部309は、さらに次に到達する2面目の用紙を狙って均熱ローラ9を当接させる構成とした。しかし、両面JOBに片面印刷が含まれる場合、S206の判定においてレジ部208に到達する用紙が片面印刷される用紙である場合には、両面印刷される用紙の2面目を待たずに、片面印刷される用紙を狙って均熱ローラ9を当接させる構成としてもよい。すなわち、S206の判定において、レジ部208に到達する用紙が両面印刷の1面目である場合にのみ、均熱ローラ9を当接させずにS201に戻る構成としてもよい。
本実施例では、上述の判定フローを経て、蓄熱カウンタ1007の値が25を超えると、両面印刷される記録材の1面目の定着処理中にその裏面(2面目の側)が濡れないように均熱ローラ9の当接タイミングを制御する。なお、蓄熱カウンタ1007の閾値を必ず両面印刷の2面目が来る値に設定し、蓄熱カウンタ1007の値が閾値を超えたか否かの判定だけで両面印刷の2面目に合わせて均熱ローラ9を当接させるのは、困難である。上述したように、蓄熱カウンタ1007は、通紙が無い場合においては、所定時間ごとにカウントした数字を減らすようになっている。つまり、JOBが終了すると、蓄熱カウンタ1007の数値が徐々に減っていくため、次のJOBが開始される際の蓄熱カウンタ1007の初期値はゼロであるとは限らないためである。
本実施例では、S207における均熱ローラ9の当接タイミングの決定において、レジ部の用紙が送り出されるタイミング(すなわち、レジオン)を、接離機構103に均熱ローラ9の当接動作を開始させるトリガとした。しかし、接離機構103の動作開始のトリガはこれに限らない。例えば、中間転写ベルト204上のトナー画像とそのトナー画像が転写される用紙の搬送タイミングを合わせるために、レジオンと画像形成部Pa〜Pdの画像の書き出し信号は同期している。そのため、画像の書き出し信号(例えば、最上流の画像形成部Paの画像の書き出し信号)を、均熱ローラ9を当接させる動作のトリガとしてもよい。
また、本実施例では、均熱ローラ9が当接した瞬間にニップ部Nが用紙を挟んでいる場合を例に説明したが、S207における均熱ローラ9の当接タイミングはこれに限らない。上述したように、均熱ローラ9の結露は、加圧ローラ2を経由してニップ部Nに位置する用紙に転移する。
つまり、均熱ローラ9が当接した瞬間から時間T2後に、タイミングを合わせるべき用紙の先端がニップ部Nに突入していればよい。そして、均熱ローラ9が当接してから時間T2経った時点から、さらに時間T1が経過するまでの間に亘って、ニップ部Nがその用紙を挟んでいればよい。ここで、タイミングを合わせるべき用紙とは、S206の判定に基づいて均熱ローラ9の結露を付着させるべき用紙であり、例えば、S206で判定した用紙が両面印刷の2面目である場合、その用紙を指す。また、時間T1とは、均熱ローラ9が加圧ローラ2に当接した状態で1回転するのに要する時間である。時間T2とは、加圧ローラ2が上述の円弧長L2分だけ回転するのに要する時間である。
言いかえると、次のようになる。均熱ローラ9が加圧ローラ2に当接してから均熱ローラ9が1回転するまでの間(時間:T1)に亘って、均熱ローラ9と接する加圧ローラ2の周面の領域を領域X(該当する加圧ローラ2の円弧長は、L1)と称する。均熱ローラ9が加圧ローラ2に当接してから最初に領域Xがニップ部Nを通過するとき、加圧ローラ2は、領域Xがニップ部Nを通過する間に亘ってニップ部Nにてタイミングを合わせるべき用紙と接する。
尚、S207における均熱ローラ9の当接タイミングは、均熱ローラ9が当接した瞬間から時間T2後に、タイミングを合わせるべき用紙の画像領域内にニップ部Nが存在するように構成とすると、より好ましい。この構成とすることで、さらに、タイミングを合わせるべき用紙の先端が濡れてしまうことにより、ニップ部Nからの分離不良が生じる恐れを抑制できる。ここで、画像領域とは、画像形成装置10000によりトナー画像が形成され得る領域である。
制御部309は、上述のフローチャートのように接離機構103の動作を制御する。これにより、例えば、両面印刷のJOBの印刷実行中に、蓄熱カウンタ1007の値が25を超えたことにより均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させる場合、制御部309は、2面目が定着処理されるタイミングに合わせて均熱ローラ9を当接させる。つまり、制御部309は、均熱ローラ9の結露が両面印刷される用紙の1面目の定着処理中にその裏面(2面目の側)を濡らさないように、均熱ローラ9の当接タイミングを制御する。均熱ローラ9の結露によって濡れた用紙が二次転写部に搬送されないので、均熱ローラ9の結露による転写不良の発生を抑制することができる。
〔実施例2〕
実施例1では、画像形成処理の実行中に均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させつつ、そのタイミングを制御する事により、両面印刷される用紙の1面目の定着処理中にその裏面(2面目の側)を均熱ローラ9の結露によって濡らさない構成とした。
本実施例2では、画像形成処理の実行前に均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させておくことにより、均熱ローラ9の結露を抑制する構成について説明する。尚、本実施例の構成は、以下で説明するように制御部309による制御以外の点は、実施例1と同様の構成であるから、詳細な説明は省略する。尚、実施例1と同じ構成については同じ符号を付すものとする。
本実施例の画像形成装置10000は、結露対策用のモードを実行するためのサービススイッチを備えている。操作者(例えば、ユーザ、あるいは、メンテナンスを行うサービスマン)が、操作部1002を操作することにより、結露対策用のサービススイッチをオン状態に設定することができる。具体的には、操作者により操作部1002にモードの選択画面を表示させる指示が入力されると、操作部1002は、サービススイッチをオン状態とオフ状態のいずれにするかを選択可能な選択画面を表示部1005に表示する。操作部1002は、操作者によるモードの指示を受け付ける受付部として機能する。制御部309は、表示部1005にて操作者により指示されたモードを実行する実行部として機能する。
ここで、結露対策用のモードとは、画像形成処理の実行前に均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させておくことにより、均熱ローラ9の結露を抑制するモードである。サービススイッチがオン状態に設定されている場合、つまり、結露対策用のモードが設定されている場合、制御部309は、この結露対策用のモードを実行する。
具体的には、均熱ローラ9が加圧ローラ2に対して離間状態で画像形成指示の入力を待機する待機状態において画像形成指示が投入された場合、画像形成指示の投入に伴う定着装置500の立ち上げ処理中に、均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させておく。その際、制御部309は、蓄熱カウンタの値に依らず、また、画像形成すべき記録材の材質(コート紙、普通紙、など)や厚さ(薄紙、厚紙、など)に依らず、ニップ部Nに記録材が通紙される前から均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させる。すなわち、制御部309は、ニップ部Nに記録材が通紙される前から均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させておく。そして、記録材は、均熱ローラ9が加圧ローラ2に当接した状態でニップ部Nに通紙される。定着装置500の立ち上げ中に均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させることにより、加圧ローラ2を介して定着ベルト1の熱が均熱ローラ9に伝わり、均熱ローラ9を温めることができる。これにより、ニップ部Nでの定着処理によってニップ部Nを通過した用紙から水蒸気が発生しても、均熱ローラ9の表面で結露の発生を抑制することができる。
一方、サービススイッチがオフ状態である(つまり、結露対策用のモードが設定されていない)場合には、次のようになる。すなわち、均熱ローラ9が加圧ローラ2に対して離間している状態で画像形成指示の入力を待機する待機状態において画像形成指示が投入された場合、蓄熱カウンタ1007が25を超えたことに応じて均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させる。
尚、結露対策用のモードでは、定着装置500の立ち上げ中に均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させるので、均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させずに立ち上げる場合と比べて、定着装置500の立ち上げに要する時間が長くなる恐れがある。したがって、そこで、結露対策用のモードを実行するか否かをユーザが選択できるようにしている。均熱ローラ9の結露に伴う画像不良への対策よりも、JOBを投入してから1枚目が出力されるまでの時間の短さを重視するユーザの要望にも答えることができる。
図12に制御のフローチャートを示す。尚、フローチャートに示す制御は、実行部(制御部)として機能する制御部309が、内蔵するメモリ1001に記憶された制御プログラムを実行することにより行われる。
待機状態にてJOBが投入されると(S301)、すなわち画像形成指示が入力されると、制御部309は、定着装置500の立ち上げを開始する(S302)。
制御部309は、モータM1を駆動し、加圧ローラ2及び定着ベルト1の回転を開始させる(S303)。尚、加圧ローラ2と定着ベルト1が離間状態にある場合は、まず加圧ローラ2を着脱させるモータM2を駆動させ、加圧ローラ2を定着ベルト1に加圧させ、ニップ部Nを形成させる。
制御部309は、ヒータへの通電を開始し、定着ベルト1の温度を180℃(プリント可能温度)となるように温調を開始する(S304)。具体的には、制御部309は、制御回路部102に指令を出し、励磁コイル6に電圧を印加する。
結露対策用のモードが設定されている場合(S305 YES)、制御部309は、接離機構103を動作させ、均熱ローラ9を離間状態から当接状態にする。尚、当接させるタイミングは、ヒータの通電前であってもよい。
定着ベルト1が180℃になったら(つまり定着装置500が立ちあがったら)(S307 YES)、S301で投入されたJOBを開始する(S308)。尚、結露対策用のモードが設定されている場合には、定着ベルト1の熱が、加圧ローラ2を介して均熱ローラ9に奪われることにより、結露対策用のモードが設定されていない場合と比べて、定着ベルト1が180℃になるまでに要する時間が長くなる。また、結露対策用のモードが設定されている場合には、均熱ローラ9の温度を上げるため、定着ベルト1を加熱する時間を結露対策用のモードが設定されていない場合と比べて、長くすることがより好ましい。
結露対策用のモードが設定されている場合、制御部309は、S306にて均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させてから当接状態を維持したまま、記録材を通紙させる。一方、結露対策用のモードが設定されていない場合には、蓄熱カウンタ1007の値(i)が25を超えたタイミングで制御部309が均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させる。
制御部309は、用紙を1枚ずつ定着装置500のニップ部Nに通紙させ(S309)、用紙がニップ部Nを通過するたびに蓄熱カウンタ1007の値(i)をカウントアップする(S310)。制御部309は、蓄熱カウンタ1007の値(i)が25を超えたら(S311 YES)、S313に移行する。制御部309は、均熱ローラ9が加圧ローラ2に当接していなければ(s313 NO)、接離機構103を制御して均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させる(S314)。蓄熱カウンタ1007の値(i)が25を超えたことに応じて均熱ローラ9を当接させたら、JOBが終了するまで、均熱ローラ9はと接させたままにする。尚、結露対策用のモードが設定されている場合には、S313において均熱ローラ9は既に当接状態にある(S313 YES)ので、制御部309は、そのまま当接状態を維持させる。
JOBが終了したら(S311 YES)、制御部309は、S315に移行する。
S315〜S320の処理は、それぞれ、実施例1のS114〜S119(図9)と同様であるから、説明を省略する。
本実施例によれば、制御部309が結露対策用のモードを実行することにより、JOBが投入されると通紙前に均熱ローラ9は加圧ローラ2に当接される。通紙前に均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させることで、均熱ローラ9の温度を上昇させることができる。これにより、ニップ部Nでの定着処理によってニップ部Nを通過した用紙から水蒸気が発生しても、均熱ローラ9の表面で結露の発生を抑制することができる。ゆえに、両面印刷を実行する場合であっても、均熱ローラ9の結露による転写不良の発生を抑制することができる。
〔実施例3〕
実施例2の構成において、結露対策用のモードを実行させる場合、立ち上げ時の定着ベルト1の熱を均熱ローラ9が奪ってしまうために、立ち上げ時間が長くなる恐れがある。そこで、均熱ローラ9に結露が生じやすい環境である場合に限り、ニップ部Nに記録材が通紙される前から均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させる構成としてもよい。
例えば、結露対策用のモードが設定されている場合、空気中の水分量が所定の水分量以上である場合に限り、実施例2における結露対策用のモードのように、通紙前に均熱ローラ9を当接状態にする。具体的には、結露対策用のモードが設定されている場合、待機状態においてJOBが投入されると、温度と相対湿度を検知する環境センサ250の出力を制御部309が取得する。制御部309は、環境センサ250の出力に基づいて、絶対水分量(空気中の水分量)が所定の水分量以上(例えば、10g/kg以上)である場合には、通紙前に均熱ローラ9を当接状態にする。絶対水分量が所定の水分量未満である場合には、制御部309は、実施例2で結露対策用のモードが設定されていない場合と同様に、均熱ローラ9を当接させずに通紙を開始する。その他の制御については、実施例2と同様であるから、説明を省略する。環境センサ250は、画像形成装置10000の本体の内部に設置されているセンサであり、温度と相対湿度を検知する。
ここで、絶対水分量とは、空気1kgあたりに含まれる水分(水蒸気)の質量であり、温度と相対湿度から決定される値である。
尚、制御部309は、環境センサ250の出力に基づいて、相対湿度(空気中の水分量)が所定の湿度以上(例えば、50%以上)である場合に、均熱ローラ9を通紙前に着状態にする構成としてもよい。相対湿度が所定の質度未満である場合には、制御部309は、実施例2で結露対策用のモードが設定されていない場合と同様に、均熱ローラ9を当接させずに通紙を開始する。環境センサ250と制御部309が空気中の水分量を検知する検知部として機能する。
尚、均熱ローラ9が低温である場合には、均熱ローラ9が高温である場合よりも結露が発生しやすい。そこで、例えば、結露対策用のモードが設定されている場合、待機状態においてJOBが投入されると、制御部309は、環境センサ250が検知する温度が所定の温度以下である場合に、上述のように、通紙前に均熱ローラ9を当接させる構成としてもよい。温度が所定の温度以上である場合には、制御部309は、実施例2で結露対策用のモードが設定されていない場合と同様に、均熱ローラ9を当接させずに通紙を開始する。この場合、環境センサ250が温度を検知する検知部として機能する。
尚、実施例2の構成に加えて、更に本実施例のモード(すなわち、均熱ローラ9に結露が生じやすい環境である場合に限り、ニップ部Nに記録材が通紙される前から均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させるモード)を実行可能な構成としてもよい。つまり、操作部1002は、実施例2の結露対策用のモード、本実施例3の結露対策用のモード、実施例2の結露対策用のモードも実施例3の結露対策用のモードも実行しないモード、を含む複数のモードの中から実行すべきモードの指示の入力を受け付ける。制御部309は、操作部1002にて指示されたモードを実行する。
〔実施例4〕
尚、以上の実施例1〜3では、定着装置500を記録材が通過するごとにカウントアップする蓄熱カウンタ1007を有する構成としたが、画像形成処理中に均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させるトリガはこれに限らない。
例えば、蓄熱カウンタ1007は、定着ベルト1が加熱された時間をカウントする構成としてもよい。より具体的には、蓄熱カウンタ1007は、誘導加熱装置100の通電時間をカウントする。制御部309は、定着ベルト1が加熱された時間が所定の時間に達したことをトリガとして、画像形成処理中に均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させる。尚、定着ベルト1の非通紙部領域が加熱された時間をカウントするとしてもよい。
また、例えば、温度センサTH2の出力を基に、定着ベルト1の非通紙部領域の温度が所定温度以上となったことをトリガとして、均熱ローラ9を加圧ローラ2に当接させる構成としてもよい。
〔実施例5〕
尚、以上の実施例1〜4では、定着装置500は、定着ベルト1を加熱する加熱部として、電磁誘導方式による誘導加熱装置100を有する構成としたが、これに限らない。
例えば、定着ベルト1の内側にハロゲンヒータ、セラミックヒータ、赤外線ランプなどの加熱源(加熱部)を設ける構成としてもよい。また、定着ベルト1の加熱源は、定着ベルト1の外側に設ける構成としても良い。また、加圧ローラ2を加熱する加熱源をさらに設ける構成としても良い。
1 定着ベルト
2 加圧ローラ
9 均熱ローラ
100 誘導加熱装置
103 接離機構
250 環境センサ
309 制御部
1002 操作部
10000 画像形成装置
Pa、Pb、Pc、Pd 画像形成部

Claims (15)

  1. 記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、
    前記画像形成部により形成された記録材上のトナー画像をニップ部にて加熱するエンドレスベルトと、
    前記エンドレスベルトを加熱する加熱部と、
    前記エンドレスベルトとの間で前記ニップ部を形成するとともに、前記エンドレスベルトを回転駆動する駆動回転体と、
    前記駆動回転体に当接して前記駆動回転体から吸熱する吸熱回転体と、
    前記吸熱回転体を前記駆動回転体に接離させる接離機構と、
    複数枚の記録材への画像加熱処理の実行中に第1の条件を満たしたことに伴い、前記吸熱回転体が前記駆動回転体に当接するように、前記接離機構の動作を制御する制御部と、
    を有し、
    前記複数枚の記録材への画像加熱処理において、前記第1の条件を満たした以降に画像加熱処理を実行する残りの記録材が全て記録材の第1面にのみ画像形成する片面印刷である場合、前記制御部は、前記第1の条件を満たしたことに応じて前記吸熱回転体を前記駆動回転体に当接させ、
    前記複数枚の記録材への画像加熱処理において、前記第1の条件を満たした以降に画像加熱処理を実行する残りの記録材が全て記録材の第1面及び第2面に画像形成する両面印刷である場合、前記制御部は、当該残りの記録材のサイズに依らず、前記第1の条件を満たし、且つ、第2の条件を満たすように前記吸熱回転体を前記駆動回転体に当接させ、
    前記第2の条件は、
    前記吸熱回転体が前記駆動回転体に当接してから前記吸熱回転体が1回転するまでの間に亘って前記吸熱回転体と接する前記駆動回転体の周面の領域が最初に前記ニップ部を通過するとき、前記周面の領域は、前記ニップ部にて両面印刷における第1面と接することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記第2の条件は、さらに、前記周面の領域のうち最初に前記駆動回転体に当接した位置が、最初に前記ニップ部に到達するとき、前記ニップ部にて両面印刷における第1面の画像領域と接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、前記複数枚の記録材への画像加熱処理において前記第1の条件を満たした以降に画像加熱処理を実行する残りの記録材が全て両面印刷である場合、残りの記録材が全て片面印刷である場合よりも、前記吸熱回転体を前記駆動回転体に当接させるタイミングを遅らせることを特徴とする請求項1又は2のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  4. 前記第1の条件は、前記ニップ部にて画像加熱処理された記録材の枚数が所定の枚数に達することであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記第1の条件は、前記エンドレスベルトの非通紙部領域の温度が所定温度以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記第1の条件は、前記エンドレスベルトが加熱された時間が所定の時間に達することを特徴とする1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 記録材にトナー画像を形成する画像形成部と、
    前記画像形成部により形成された記録材上のトナー画像をニップ部にて加熱するエンドレスベルトと、
    前記エンドレスベルトを加熱する加熱部と、
    前記エンドレスベルトとの間で前記ニップ部を形成するとともに、前記エンドレスベルトを回転駆動する駆動回転体と、
    前記駆動回転体に当接して前記駆動回転体から吸熱する吸熱回転体と、
    前記吸熱回転体を前記駆動回転体に接離させる接離機構と、
    前記接離機構の動作を制御する制御部と、
    第1のモードと第2のモードを含む複数のモードの中から前記制御部が実行すべきモードの指示を操作者から受け付ける受付部と、
    を有し、
    前記制御部は、
    前記受付部にて指示されたモードが前記第1のモードである場合において、前記吸熱回転体が前記駆動回転体に対して離間している状態で画像形成処理の実行を待機する待機状態において、画像形成処理の実行命令が投入された場合、画像形成すべき記録材の材質によらず、画像形成処理の開始後に所定の条件を満たしたことに伴い、前記吸熱回転体を前記駆動回転体に当接させ、
    前記受付部にて指示されたモードが前記第2のモードである場合、前記吸熱回転体が前記駆動回転体に対して離間している状態で画像形成処理の実行を待機する待機状態において、画像形成処理の実行命令が投入された場合、画像形成すべき記録材の材質によらず、前記エンドレスベルトが記録材への画像加熱処理を開始するまでの間に前記吸熱回転体を前記駆動回転体に当接させることを特徴とする画像形成装置。
  8. 前記受付部にて指示されたモードが前記第2のモードである場合、前記制御部は、前記待機状態において実行命令が投入されてから画像加熱処理が開始可能な状態となるまでの間に前記加熱部が前記エンドレスベルトを加熱する時間を、前記第1のモードよりも長くすることを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
  9. 前記画像形成装置の内部の温度及び相対湿度を検知する検知部を有し、
    前記受付部は、前記第1のモードと前記第2のモードと更に第3のモードを含む複数のモードの中から前記制御部が実行すべきモードの指示を操作者から受け付け、
    前記制御部は、前記受付部にて指示されたモードが前記第3のモードである場合、前記待機状態において画像形成処理の実行命令が投入された場合、画像形成すべき記録材の材質によらず、前記エンドレスベルトが記録材への画像加熱処理を開始するまでの間に前記吸熱回転体を前記駆動回転体に当接させるか否かを、前記検知部の結果に基づき決定することを特徴とする請求項7又は8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  10. 前記制御部は、
    前記受付部にて指示されたモードが前記第3のモードである場合において、
    前記待機状態において画像形成処理の実行命令が投入された場合、前記検知部により検知された相対湿度が所定の湿度以上である場合には、画像形成すべき記録材の材質によらず、前記エンドレスベルトが記録材への画像加熱処理を開始するまでの間に前記吸熱回転体を前記駆動回転体に当接させ、前記検知部により検知された相対湿度が前記所定の湿度未満である場合には、画像形成すべき記録材の材質によらず、前記エンドレスベルトが記録材への画像加熱処理を開始するまでの間に前記吸熱回転体を前記駆動回転体に当接させないことを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
  11. 前記制御部は、
    前記受付部にて指示されたモードが前記第3のモードである場合において、
    前記待機状態において画像形成処理の実行命令が投入された場合、前記検知部の検知結果に基づき決定される空気中の水分量が所定の水分量以上である場合には、画像形成すべき記録材の材質によらず、前記エンドレスベルトが記録材への画像加熱処理を開始するまでの間に前記吸熱回転体を前記駆動回転体に当接させ、前記検知部の検知結果に基づき決定される空気中の水分量が前記所定の水分量未満である場合には、画像形成すべき記録材の材質によらず、前記エンドレスベルトが記録材への画像加熱処理を開始するまでの間に前記吸熱回転体を前記駆動回転体に当接させないことを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
  12. 前記制御部は、
    前記受付部にて指示されたモードが前記第3のモードである場合において、
    前記待機状態において画像形成処理の実行命令が投入された場合、前記検知部により検知された温度が所定の温度未満である場合には、画像形成すべき記録材の材質によらず、前記エンドレスベルトが記録材への画像加熱処理を開始するまでの間に前記吸熱回転体を前記駆動回転体に当接させ、前記検知部により検知された温度が前記所定の温度以上である場合には、画像形成すべき記録材の材質によらず、前記エンドレスベルトが記録材への画像加熱処理を開始するまでの間に前記吸熱回転体を前記駆動回転体に当接させないことを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
  13. 前記所定の条件は、前記ニップ部にて連続して画像加熱処理された記録材の枚数が所定枚数に達することであることを特徴とする請求項7乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  14. 前記所定の条件は、前記エンドレスベルトの非通紙部領域の温度が所定温度以上であることを特徴とする請求項7乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  15. 前記所定の条件は、前記エンドレスベルトが加熱された時間が所定の時間に達することを特徴とする請求項7乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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