JP4537034B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

電子写真方式・静電記録方式等の画像形成プロセスを利用した画像形成装置（画像記録装置）では、像担持体としての感光ドラム等の上に静電潜像を形成し、潜像を現像剤を用いて現像してトナー像として可視化し、このトナー像を用紙などの記録材上に転写し、その後、トナー像が転写された記録材を、定着装置に設けられた定着ローラと加圧ローラとで形成されるニップ部を通過させることにより、トナー像を記録材に永久画像として加熱定着している。

図１３はこのような画像形成装置の典型的な一例を示す要部の概略側面図である。紙面に垂直方向に延在配置され、矢印Ｘ方向に回転する感光体１（以下感光ドラムと呼ぶ）の表面が、高圧電源７に接続された帯電ローラ２によって一様に帯電され、レーザスキャナ３により該帯電面に画像信号によって変調されたレーザビームＬが付与されて静電潜像が形成される。この潜像に現像器４からトナー５が供給されてトナー像となって転写ニップ部Ｔに到来する。

転写部位Ｔは感光ドラム１とこれに当接する導電性転写ローラ６とのニップ部からなり、感光ドラム１上のトナー像部分がこの転写部位Ｔに到来するタイミングを合わせて、記録材Ｐが供給されて前記ニップ部を通過する。この時、転写ローラ６には電源８によって転写バイアスが印加され、感光ドラム１側のトナー像は記録材Ｐに転移する。その後、トナー像を担持した記録材Ｐは転写部位Ｔを離れて不図示の定着装置に搬送される。

近年、特にスタンバイ時に定着装置に電力を供給せず、消費電力を極力抑えた定着方法を用いたフィルム加熱方式の定着装置が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。

この定着装置は、ヒータ（加熱体）と、このヒータと摺動する耐熱性フィルム（定着フィルム）と、このフィルムを介してヒータと圧接して定着ニップ部を形成する加圧部材を有し、定着ニップ部のフィルムと加圧部材の間で未定着画像が形成された記録材を挟持搬送して未定着画像をフィルムを介して付与されるヒータからの熱と定着ニップ部の加圧力によって記録材上に永久画像として定着させる装置である。

このようなフィルム加熱方式の定着装置は、ヒータとして低熱容量線状加熱体を、フィルムとして薄膜の低熱容量のものを用いることが出来るため、省電力化・ウエイトタイム短縮化（クイックスタート）が可能である。

また、この種のフィルム加熱方式の定着装置においては、定着フィルムの駆動方式として、フィルムの搬送に専用の搬送用ローラと従動ローラを用いてテンションを加えながら加圧部材としての加圧ローラとの間で定着フィルムを搬送する方式と、円筒形定着フィルムを、加圧部材としての加圧ローラを回転駆動させることで加圧ローラの搬送力で駆動させるテンションレスの方式がある。前者は定着フィルムの搬送性を高くできる利点を有し、後者は装置構成を簡略化して低コストの装置を実現できる利点がある。

また、近年のコンピュター産業の発展に伴い、プリンタの需要も高まり世界各国で使用されるようになってきた。これにより、使用される紙種も厚み、表面性等多種多様に富むと同時に画像形成装置の高速化と相まって、１枚目のプリント時間の短縮や１枚目プリント定着性確保などの点から、ヒータから記録材へ与える瞬間的熱量を少しずつ増加させてゆき満足のゆく定着性を得てきた。さらに近年、ユーザーの高画質に対する要求も高まり、ドット再現性、階調性に優れたプリンタが発表され、顕画剤（現像剤）であるトナーの粒径もさらに微小径化することで高画質化が図られている。

また、この種の画像形成装置の転写バイアス制御に関しては、先にＡＴＶＣ方式（Ａｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）が提案されている（例えば、特許文献５参照）。

この方式は、転写時に転写ローラ６に印加する転写バイアスを最適化する手段で、画像形成装置の初期回転中に転写ローラ６から感光ドラム１に所望の定電流バイアスを印加し、その時の検知電圧Ｖｏから転写ローラの抵抗値を検出し、転写時にその抵抗値に応じた定電圧バイアスを選択することにより、転写バイアスを最適化するものである。この場合、転写電圧Ｖｔは以下の式（ＡＴＶＣ式）に表される。
Ｖｔ＝ＡＶｏ＋Ｂ （Ａ、Ｂは定数）
接触転写方式では、転写ローラの抵抗値により記録材先端に印加すべき最適な電圧値が変わる。また、転写ローラは抵抗値のバラツキが大きく、高湿環境（Ｈ／Ｈ）から低湿環境（Ｌ／Ｌ）において記録材特性も激しく変化する。この特性を活かして、転写ローラの抵抗値からＨ／Ｈ環境とＬ／Ｌ環境を区別することが可能となると共に、環境変動で転写ローラによる転写性が変わらないようにすることが出来る。

Ｖｔの算出は、記録材先端にて爆発画像などの転写電流不良による現像を防ぐ為に、初期回転によって求められたＶｏにより算出される。
特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平 ２−１５７８７８号公報 特開平 ４− ４４０７５号公報 特開平 ４−２０４９８０号公報 特開平 ２−２６４２７８号公報

以上説明した動作を行う画像形成装置においては、以下の問題がある。

画像形成装置の定着装置は、用紙上のトナー像を安定して定着させる為に発熱体であるヒータによる温度制御を行う。詳細には、プリンタを制御する制御部が、ヒータの温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタの抵抗値に基づいて温度制御を行うが、ヒータ及びサーミスタはフィルムの内部に設けられおり、加圧ローラについてはいずれも設けられていない。

従って、サーミスタが検知する温度は、ヒータの温度が一定であっても加圧ローラの温度と一致するとは限らない。例えば、用紙のサイズや厚さ、熱吸収性、及び複数の用紙の搬送間隔によって加圧ローラの温度は変化するのである。

そして、加圧ローラの表面層はＰＦＡチューブ等により形成されており、材質の特性上ある一定温度以上になると用紙Ｐを搬送する力（以下搬送力と呼ぶ）が低下して、加圧ローラと用紙との間でスリップジャム（以下スリップと呼ぶ）が発生してしまうという問題がある。

ここで、スリップとは、加圧ローラをモータで駆動するとともに、フィルムを加圧ローラの回転に従動させる方式の定着装置において、定着ニップ部に未定着画像であるトナー像が載った用紙（記録材）が搬送された際、加圧ローラとフィルムとの間に存在する用紙が加圧ローラの回転に従動することなく滑りを生じてしまう現象をいう。

一般に、スリップの発生しやすい用紙Ｐの条件として、高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境下で放置されて含水率が８．０％以上あり、坪量として７０ｇ／ｍ^２以下の用紙があげられる。

図４は、加圧ローラの表面温度と加圧ローラが用紙に与える搬送力（ｇｆ）の関係を示したグラフである。図４からも分かるように、加圧ローラの表面温度が１２５℃を超えると加圧ローラが用紙に与える搬送力が急激に低下している。

ここで、加圧ローラの表面温度とは、用紙の先端が定着ニップ部に突入した瞬間の温度のことである。加圧ローラに高温高湿環境下で水分を吸収した含水率の高い用紙が通紙されると、用紙が保持する水分が蒸発して、用紙と加圧ローラとの間に水蒸気層ができ、加圧ローラが用紙に与える搬送力が低下して用紙と加圧ローラとの間でスリップが発生しやすくなると考えられる。

本発明は、このような問題に鑑みて為されたものであり、画像形成装置の置かれた環境が高温高湿の環境であっても、加熱部材に対して記録材を加圧しつつ搬送するための加圧部材と記録材との間でスリップが発生することを防止できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上の前記画像を記録材に転写する転写手段と、前記転写手段によって前記画像が転写された記録材に、前記画像を熱定着させる加熱部材と、前記加熱部材と対向し記録材を加圧するための加圧部材と、前記加熱部材への電力投入のタイミングを制御する制御手段とを有し、前記画像形成手段による画像形成が終了し、前記加熱部材及び前記加圧部材による定着動作が終了した後、前記加熱部材への電力投入を停止させる、且つ前記加圧部材の回転駆動を停止させるための動作を含む終了動作を行う画像形成装置であって、前記制御手段は、前記終了動作が完了してから所定時間経過後に再び画像形成を行うための信号を受信する場合は、予め定められたタイミングで前記加熱部材への電力投入及び前記加圧部材の回転駆動を開始して、前記画像形成手段による画像形成を行い、画像形成装置が設置された環境が高温高湿環境である場合、且つ前記終了動作が終了してから所定時間以内に再び画像形成を行うための信号を受信する場合は、前記加熱部材への電力投入の開始を前記予め定められたタイミングより遅延させ、前記加熱部材に電力投入されていない状態且つ記録材がない状態で前記加圧部材を回転駆動させた後、前記画像形成手段による画像形成を行うことを特徴とする。

本発明によれば、先の画像情報信号に応じた現像剤像が転写された記録材に対する定着動作と、次の画像信号に応じた現像剤像が転写された記録材に対する定着動作との間に加圧部材の温度を低下させるための所定の温度低下期間を設け、所定の温度低下期間を出力部が出力する環境に関する情報に基づいて設定するので、画像形成装置の置かれた環境が高温高湿の環境であっても、加熱部材に対して記録材を加圧しつつ搬送するための加圧部材と記録材との間でスリップが発生することを防止できる。

また、先の画像情報信号に応じた現像剤像が転写された記録材に対する定着動作と、次の画像信号に応じた現像剤像が転写された記録材に対する定着動作との間に加圧部材の温度を低下させるための所定の温度低下期間を設け、転写部材に一定電流が流れるよう転写部材に印加される転写電圧が所定電圧以下である場合の所定の温度低下期間を、転写電圧が所定電圧より大きい場合の所定の温度低下期間より長くするので、画像形成装置の置かれた環境が高温高湿の環境であっても、加熱部材に対して記録材を加圧しつつ搬送するための加圧部材と記録材との間でスリップが発生することを防止できる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図２は第１の実施形態における電子写真方式のレーザビームプリンタ１００の構成を示す概略図である。

図２において、１０１はプリンタ制御部であり、レーザビームプリンタ１００の各部を制御して用紙Ｐ上に画像を形成するものである。

また、図２において１０２は画像処理制御部であり、ホストコンピュータ等の外部装置からプリントすべき画像情報信号を受信するとともに、受信した画像情報信号をレーザビームプリンタ１００で画像形成可能な画像信号に変換する処理を行うものである。また、画像処理制御部１０２は、プリンタ制御部１０１に画像信号を送信するとともにプリントの開始指示等を送信するものである。

図２において、３はレーザスキャナであり、プリンタ制御部１０１は、ホストコンピュータ等の外部装置からレーザビームプリンタ１００送られた画像情報信号に基づきレーザスキャナ３が感光ドラム１に照射するレーザ光Ｌの強度を変調する。

また、レーザスキャナ３がレーザ光Ｌを露光する感光ドラム１の表面は、帯電ローラ２により一様の電位に帯電されており、感光ドラム１上に照射されたレーザ光Ｌによって静電潜像が形成される。

この静電潜像は、感光ドラム１の矢印方向の回転により、現像装置４と感光ドラム１との対向部へと搬送され、現像装置４によって静電潜像が現像剤であるトナーで順次現像される。

そして、プリンタ制御部１０１は、現像装置４により現像されたトナー像を、記録材供給手段たる給紙装置１２から転写ニップ部Ｔに送られてきた記録材たる用紙Ｐにイオン導電性の転写ローラ６によって順次転写させる。

転写ローラ６は、φ６ｍｍの鉄製の芯金にイオン導電系のＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）により弾性層を形成し、φ１５ｍｍ、硬度４５°（Ａｓｋｅｒ‐Ｃ ５００ｇ加重時）としたものである。また、ＮＢＲの配合調整により抵抗値を８×１０^８Ωとした。イオン導電性ソリッドゴムは、レーザビームプリンタ１００が置かれた環境に応じて抵抗値が変化するという特性が顕著であり、レーザビームプリンタ１００が置かれた環境を検知するための一種の環境センサーとして利用することが出来る。

８は、転写ローラ６に印加する転写電圧を発生させる転写電圧印加部である直流高電圧発生装置であり、９はこの直流高電圧発生装置８を制御する転写電圧制御部である。プリンタ制御部１０１は、転写部位Ｔにてトナー像が転写された用紙Ｐを感光ドラム１の回転に伴って分離されるとともに、定着装置１１へと送り出す。

次に、定着装置１１の構成について説明する。

定着装置１１は、フィルム加熱方式、加圧回転体駆動方式の所謂テンションレスタイプであり、図３は定着装置１１の横断面図である。

定着装置１１には、耐熱性及び剛性を備えるフィルム内面ガイド部材２１と、このフィルム内面ガイド部材２１の下面にフィルム内面ガイド部材２１の長手に沿って設けた凹溝部に嵌め入れて固定された通電により発熱するヒータ２２を有する。

ヒータ２２は例えばセラミックヒータ等が用いられる。

そして、ヒータ２２が嵌め込まれたフィルム内面ガイド部材２１には、外周長が約５７ｍｍで円筒型の耐熱性樹脂製の定着フィルム２３がルーズに外側から嵌め込まれている。定着フィルム２３は例えばポリイミド等の耐熱性樹脂製のものである。定着フィルム２３の内周長は、ヒータ２２を含むフィルム内面ガイド部材２１の外周長より３ｍｍ大きくしてあり、フィルム２３はヒータ２２を含むフィルム内面ガイド部材２１に対して周長に余裕を持たせてルーズに外嵌されている。

また、定着装置１１は加圧ローラ２４を有する。

２４は加圧回転体としての加圧ローラ（圧接ローラ、駆動ローラ）であり、この加圧ローラ２４とヒータ２２を含むフィルム内面ガイド部材２１との間にフィルム２３が挟まれている。加圧ローラ２４は、芯金２５と、該芯金上に同心一体に形成されたシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性ゴム、あるいはシリコーンゴム等を発泡して形成された弾性層とから成る回転体である。加圧ローラ２４は、芯金２５の両端部を装置シャーシーの手前側と奥側の側板間に軸受け部材を介して回転自由に軸受け保持させて配設してある。そして、加圧ローラ２４とフィルム内面ガイド部材２１は、お互いが圧接されるように固定されており、定着ニップ部Ｎを形成している。

加圧ローラ２４は、プリンタ制御部１０１により制御される回転制御部１０により所定の周速度で回転駆動される。

この加圧ローラ２４の回転駆動による該加圧ローラ２４の外面とフィルム２３との、定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力により円筒状のフィルム２３に回転力が作用して、該フィルム２３が、その内面側がヒータ２２の下向き面に密着して摺動しながらフィルム内面ガイド部材３１の外周を従動回転する。回転制御手段１０は、加圧ローラ１４を回転駆動するモータ２６と、このモータ２６の回転を制御するＣＰＵ２７とを有する。

プリンタ制御部１０１は、加圧ローラ２４を回転駆動するとともに、それに伴って円筒状のフィルム２３が従動回転状態とする。

またプリンタ制御部１０１は、ヒータ２２に通電するとともに、該ヒータ２２が昇温して所定の温度に立ち上がり温調された状態において、定着ニップ部Ｎのフィルム２３と加圧ローラ２４との間に未定着トナー像ｔを担持させた記録材Ｐを導入する。

そして、プリンタ制御部１０１は、定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐのトナー像担持面側がフィルム２３の外面に密着させてフィルム２３と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送させる。この挟持搬送過程において、ヒータ２２の熱がフィルム２３を介して用紙Ｐに付与され、用紙Ｐ上の未定着トナー像ｔが用紙Ｐ上に加熱及び加圧されることで溶融定着される。なお、定着ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐはフィルム２３から曲率分離される。

次に、レーザビームプリンタ１００による画像形成動作について説明する。

（待機動作）
プリンタ制御部１０１は、レーザビームプリンタ１００に電源が投入されたことにより、メインモータ（不図示）を駆動して感光ドラム１を回転させる。
そして、プリンタ制御部１０１は、レーザビームプリンタ１００を用紙Ｐに画像形成可能な状態とすべく、帯電ローラ２に所定の高電圧を印加して感光ドラム１の表面電位を所定電位に安定化させる（以下、待機動作という）。この、待機動作によりレーザビームプリンタ１００は所定の準備状態となる。

（初期回転動作）
次に、ホストコンピュータ等の外部装置から画像情報信号が送られてきたことに応じて、レーザビームプリンタ１００を準備状態から用紙Ｐへの画像形成を行う状態へ移行させるための動作を実行する（初期回転動作）。この初期回転動作は待機動作中に画像処理制御部１０２からプリンタ制御部１０１に画像情報信号が入力したときには待機動作が終了したのに引き続いて実行される。

プリンタ制御部１０１は、画像情報信号の入力がないときには待機動作の終了後にメインモータの駆動を一旦停止させることで感光ドラム１の回転駆動を停止させる。

なお、プリンタ制御部１０１は、画像情報信号が入力されるまでは、レーザビームプリンタ１００を所定の待機状態とする。そして、プリンタ制御部１０１は、画像情報信号が入力されたことに応じて初期回転動作、つまり定着装置１１の加圧ローラを含めた駆動回転を実行する。

また、プリンタ制御部１０１は、初期回転動作として定着装置１１のヒータ２２に対する電力供給を開始する。

ここで、ホストコンピュータ等の外部装置からの画像情報信号に用紙Ｐの種類の指定情報が含まれていない場合、プリンタ制御部１０１は、定着装置１１のヒータの温度制御に関しノーマルモードの定着温度（１６５℃）とする。

また、転写高電圧制御部９は、転写ローラ６に４μＡの定電流が流れるよう転写高電圧発生装置８を制御する。なお、レーザビームプリンタ１００は、転写ローラ６に流れる転写電流値を検知する転写電流検知部（不図示）を備えている。

そして、プリンタ制御部１０１は、転写電流値が４μＡとなるときに転写高電圧発生装置８が転写ローラ６に印加している転写電圧値Ｖｏを検出する、いわゆるＡＴＶＣ制御を行う。この転写電圧値Ｖｏは、レーザビームプリンタ１００の置かれた環境に応じた電圧値であり、転写電圧Ｖｏに基づいて、用紙Ｐが転写ニップ部Ｔを通過する際に転写高電圧発生装置８が転写ローラ６に印加する転写印加電圧Ｖｔを演算する。

第１の実施形態において、転写電圧Ｖ０から以下の式（１）を用いて転写電圧Ｖｔを演算する。
Ｖｔ＝２．２Ｖｏ＋０．８ （１）

（画像形成動作）
前述の初期回転動作が終了すると、引き続いて感光ドラム１上にトナー像を形成する画像形成動作が実行されるとともに、感光ドラム１上に形成されたトナー像の用紙Ｐへの転写が実行され、その後用紙Ｐ上のトナー像が定着装置１１によって定着処理がなされてトナー像が形成された用紙Ｐが排紙される。

なお、画像形成動作は、連続して複数ページの画像を用紙Ｐに形成する場合は、設定されたプリント枚数分だけ前述の動作が繰り返して実行される。

また、連続して複数ページの画像を用紙Ｐに形成する場合は、用紙Ｐの後端部が転写ニップ部Ｔを通過した後、次の用紙Ｐの先端部が転写ニップ部Ｔに到達するまでの期間は、転写ニップ部Ｔにおいて用紙Ｐが存在しない状態（いわゆる非通紙状態）となる。

（後回転動作）
外部装置から入力される画像情報信号に係る最後の画像についての画像形成動作が終了した後は、再び所定の待機状態へ移行させるための終了動作である後回転動作を実行する。

具体的に、プリンタ制御部１０１は、１つのプリントジョブにかかる画像情報信号の最終ページについての定着動作が終了してからしばらくの間、メインモータを継続して回転駆動させるとともに、帯電ローラ２に所定の高電圧を印加して感光ドラム１の表面電位を所定電位に安定化させる。この時、すでに画像形成動作は終了していることから、プリンタ制御部１０１は、定着装置１１のヒータに電力を供給することなくオフ状態とする。

なお、定着動作とは、用紙Ｐが定着装置１１を通過する際にヒータ２２に電力を供給して用紙Ｐ上のトナー像を用紙Ｐに熱定着させる動作をいい、１つのプリントジョブにかかる画像情報信号の最終ページにかかる用紙Ｐの後端が定着ニップ部Ｎを通過したことに応じて定着動作から後回転動作へ移行する。

以上の後回転動作を実行した後、プリンタ制御部１０１は、メインモータの駆動を停止して感光ドラム１の回転駆動を停止し、画像処理制御部１０２に次の画像情報信号が入力されるまで所定の待機状態とする。

なお、１枚の用紙Ｐのみに画像形成する場合、プリンタ制御部１０１は、その１枚についての画像形成動作が終了した後に後回転動作を実行するとともにレーザビームプリンタ１００を準備状態とする。

そして、プリンタ制御部１０１は、待機状態において画像情報信号が画像処理制御部１０２に入力されると、初期回転動作を実行する。

以上説明した動作を行うレーザビームプリンタ１００においては、以下の問題がある。

図３に示したように、レーザビームプリンタ１００の定着装置１１は、用紙Ｐ上のトナー像を安定して定着させる為に発熱体であるヒータ２２による温度制御を行っている。詳細には、プリンタ制御部１０１が、ヒータ２２の温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタ２９の抵抗値に基づいて温度制御を行うが、ヒータ２２及びサーミスタ２９はフィルム２３の内部に設けられおり、加圧ローラ２４についてはいずれも設けられていない。

従って、サーミスタ２９が検知する温度は、ヒータ２２の温度が一定であっても加圧ローラ２４の温度と一致するとは限らない。例えば、用紙Ｐのサイズや厚さ、熱吸収性、及び複数の用紙Ｐの搬送間隔によって加圧ローラ２４の温度は変化するのである。

そして、加圧ローラ２４の表面層はＰＦＡチューブ等により形成されており、材質の特性上ある一定温度以上になると用紙Ｐを搬送する力（以下搬送力と呼ぶ）が低下して、加圧ローラ２４と用紙Ｐとの間でスリップジャム（以下スリップと呼ぶ）が発生してしまうという問題がある。

ここで、スリップとは、加圧ローラ２４をモータ２６で駆動するとともに、フィルム２３を加圧ローラ２４の回転に従動させる方式の定着装置１１において、定着ニップ部Ｎに未定着画像であるトナー像が載った用紙Ｐ（記録材）が搬送された際、加圧ローラ２４とフィルム２３との間に存在する用紙Ｐが加圧ローラ２４の回転に従動することなく滑りを生じてしまう現象をいう。

一般に、スリップの発生しやすい用紙Ｐの条件として、高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境下で放置されて含水率が８．０％以上あり、坪量として７０ｇ／ｍ^２以下の用紙Ｐがあげられる。

図４は、加圧ローラ２４の表面温度と加圧ローラ２４が用紙Ｐに与える搬送力（ｇｆ）の関係を示したグラフである。図４からも分かるように、加圧ローラ２４の表面温度が１２５℃を超えると加圧ローラ２４が用紙Ｐに与える搬送力が急激に低下している。

ここで、加圧ローラ２４の表面温度とは、用紙Ｐの先端が定着ニップ部Ｎに突入した瞬間の温度のことである。加圧ローラ２４に高温高湿環境下で水分を吸収した含水率の高い用紙Ｐが通紙されると、用紙Ｐが保持する水分が蒸発して、用紙Ｐと加圧ローラ２４との間に水蒸気層ができ、加圧ローラ２４が用紙Ｐに与える搬送力が低下して用紙Ｐと加圧ローラ２４との間でスリップが発生しやすくなると考えられる。

なお、転写ローラ２４の抵抗値は低温低湿環境（Ｌ／Ｌ環境）における値よりも高温高湿環境（Ｈ／Ｈ環境）における値の方が低くなるという特徴があるので、一定電流が流れるよう転写ローラ６に印加する転写電圧値からレーザビームプリンタ１００の置かれた環境を推定することができる。

以上のようなスリップの問題を解決するための第１の実施形態における動作について、図１を参照しつつ説明する。

図１は、第１の実施形態におけるスリップ防止制御のフローチャート示した図である。図１は、ＡＴＶＣ制御の為に準備動作中の転写電圧Ｖｏを検知する場合において、レーザビームプリンタ１００の置かれた環境が高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境であると判別した場合に、後回転動作に要する時間を延長することで、加圧ローラ２４を短期間に冷却させる制御を示している。以下にフローチャートの詳細を説明する。

図１において、プリンタ制御部１０１は、画像処理制御部１０２がホストコンピュータ等の外部装置から画像情報信号を受けると、準備動作を実行する（ステップＳ１）。ここで、ホストコンピュータ等の外部装置からの画像情報信号に用紙Ｐの種類の指定情報が含まれていない場合、プリンタ制御部１０１は、定着装置１１のヒータ２２の温度制御に関しノーマルモードの定着温度（１６５℃）とする。

次に、プリンタ制御部１０１は、帯電ローラ２による感光ドラム１の帯電が終了した時点で、感光ドラム１と転写ローラ６が転写ニップ部Ｔにて当接した状態でＡＴＶＣ制御のための４μＡの定電流制御を行う。なお、プリンタ制御部１０１は、転写電圧制御部９を介して、転写高電圧発生装置８が転写ローラ６に印加した転写電圧Ｖｏを検知する（ステップＳ２）。

そして、プリンタ制御部１０１は、転写ローラ６に４μＡの転写電流が流れる際の転写電圧Ｖｏの値をＣＰＵ２７にホールドしておく（ステップＳ３）。

続いて、プリンタ制御部１０１は、転写電圧Ｖｏを基に式（１）を用いて転写電圧Ｖｔを算出する（ステップＳ４）。

その後、プリンタ制御部１０１は、用紙Ｐが転写ニップ部Ｔを通過する際に転写電圧Ｖｔを印加する定電圧制御を行う（ステップＳ５）。

そして次の（ステップＳ６）において、プリンタ制御部１０１は、先にホールドした転写電圧Ｖｏ値がＶｏ＞０．５ｋＶであるか否かを判断する。プリンタ制御部１０１は、Ｖｏ＞０．５ｋＶである場合、プリンタ制御部１０１は、終了動作として通常の５秒間の後回転動作を行い、Ｖｏ≦０．５ｋＶの場合は、後回転動作に要する時間を通常より３秒間延長させて８秒間とする（ステップＳ７）。プリンタ制御部１０１は、後回転動作を実行しているときは、たとえ引き続きプリントすべき画像情報信号を画像処理制御部１０２が外部装置から受信したとしても引き続きプリントすべき画像情報信号にかかるページの画像形成を開始させないので、Ｖｏ≦０．５ｋＶの場合は少なくとも８秒間はヒータ２２に電力が投入されないので加圧ローラ２４の表面温度がスリップを生じる程度にまで高くなることがない。

なお、ステップＳ６でＹＥＳであった場合とＮＯであった場合とで後回転動作に要する時間は異なるものの、プリンタ制御部１０１は、定着器１１のヒータ２２を、いずれの場合もオフ状態とする。

この以上説明したように、プリンタ制御部１０１は、レーザビームプリンタ１００が高温高湿環境（Ｈ／Ｈ環境）に置かれている場合において用紙Ｐを通紙する際は、通紙後の加圧ローラ２４の表面温度をより短期間で冷却することができるので、その後すぐに次の画像情報信号を受けた場合でも、加圧ローラ２４が過剰に暖まっていることは無い。これにより、加圧ローラ２４が用紙Ｐに与える搬送力が弱まることも無く、加圧ローラ２４が用紙Ｐに与える搬送力が減少してすべりを生じる現象（スリップ）を防止することができる。

ここで、Ａ４サイズ紙１４枚／分の印字速度を持つキヤノン株式会社製ＬＢＰ１２１０を使用して、第１の実施形態における、間欠プリント時における加圧ローラ２４の表面温度の変化とスリップの確認を行った。第１の実施形態においては、加圧ローラ２４の表面温度が上昇しやすい条件を第１の実施形態と比較するため、先行する用紙Ｐに対する後回転動作が完了してから３０秒後に後続の用紙Ｐについての画像形成を開始させる動作を１００枚行った（図５中の○）。間欠的に（用紙Ｐを所定時間以上の間隔を空けて用紙Ｐを通紙する）画像形成する場合にくらべて、後回転動作を実行することなく連続して１００枚の用紙Ｐにプリントする際の加圧ローラ２４は、図５に示すように間欠プリント中ほど暖まらず、水蒸気の発生も少ない為スリップは発生しない。

加圧ローラ２４が暖まっていない状態で画像形成を開始（コールドスタート）した場合のプリント枚数と加圧ローラ２４の温度との関係を図６に、加圧ローラ２４が暖まった状態で画像形成を開始（ホットスタート）した場合のプリント枚数と加圧ローラ２４の温度との関係を図７に示す。

図６及び図７では、１枚の用紙Ｐに対するプリントが終了したことで後回転動作を実行させるとともに、後回転動作が終了してから３０秒後に次の１枚の用紙Ｐへのプリントを開始させた場合を示したものである。

まずコールドスタートで行った図６において、後回転動作に要する時間を５秒とした場合（図６中の○）では２０枚目にスリップが発生し、この時の加圧ローラ温度は約１３５℃であった。しかしプリンタ制御部１０１が、図１のステップＳ６でＹＥＳと判定して後回転動作に要する時間を通常の５秒から３秒延長して８秒とした場合では、１００枚通紙時点でも加圧ローラ温度は１３０℃にも達せず、スリップは発生しなかった。

次にホットスタートで行った図７において、後回転動作に要する時間を５秒とした場合（図６中の○）では２枚目、３枚目で加圧ローラ温度が１３５℃を超え、この時点でスリップが発生したのに対し、プリンタ制御部１０１が、図１のステップＳ６でＹＥＳと判定して後回転動作に要する時間を通常の５秒から３秒延長して８秒とした場合、１００枚通紙時点でも１３０℃に達しない温度を保っており、スリップは発生しなかった。

以上説明したように、高温高湿環境（Ｈ／Ｈ環境）において、後回転動作が完了した直後に次の画像情報信号が外部装置から画像処理制御部１０２に入力されるような間欠プリント（第１の実施形態では３０秒以内間欠）が続いて、加圧ローラ２４がプリント時の余熱で充分暖まった場合に、後回転動作に要する時間を延長させることで加圧ローラ２４の過剰な温度上昇を防ぎ、これにより加圧ローラ２４が用紙Ｐに与える搬送力の低下を抑えることでスリップの発生を防ぐことが出来る。ここで、第１の実施形態においては、Ｖｏのしきい値を０．５ｋＶとし、また後回転動作の延長時間を３秒としたが、これはレーザビームプリンタ１００のプリントスピードや温調温度等の性能により適宜変更可能とする。

（第２の実施形態）
次に、スリップの問題を解決するための第２の実施形態における動作について、図８を参照しつつ説明する。

図８は、第１の実施形態と同様に転写ローラ２４の抵抗値を検知することによって高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境と判別して画像形成動作を行った後、後回転動作が完了してから３０秒以内に次のプリント信号が来た場合に、次のプリント信号にかかる画像形成を開始させるまでの待機時間を延長することで、加圧ローラ２４が過剰に暖まることを防止する制御を示している。以下にフローチャートの詳細を説明する。

図８において、ステップＳ１からステップＳ７までの動作は第１の実施形態の図１と同様である。第２の実施形態では、更にステップＳ３において、ＣＰＵ２７にホールドしたＶｏの値がＶｏ≦０．５ｋＶの場合で、且つ後回転終了後３０秒以内に次のプリント信号が来た場合に（ステップＳ８）、通常はプリント信号を受信したら即座にヒータ２２への電力の投入を開始するのに対して待機時間を３秒間設け、その後次のステップＳ９の初期回転動作に移行させるようにする。ステップ９以降は、前のプリント動作と同じである。そして、間欠時間が３０秒以上あった場合は、そのまま次のステップＳ９の初期回転動作に移行する。

連続通紙の場合は、後回転動作を行わずに次の画像情報信号にかかるプリント動作に入っている為、待機時間が無い。この為、待機時間延長の制御に入ることはないが、連続通紙の場合は先に述べたように加圧ローラ２４が過剰に暖まることが無い為、スリップが発生することは無い。

この制御により、Ｈ／Ｈ環境において３０秒以内の間欠通紙を連続して行った際に、待機時間を延長することで、加圧ローラ２４の表面温度の急激な上昇を抑えることが出来る。また、これにより加圧ローラ２４が用紙Ｐに与える搬送力が弱まることも無く、スリップを防止することができる。

ここで、第１の実施形態と同じレーザビームプリンタ１００を使用して、後回転動作に要する時間を５秒とした場合と第１の実施形態において後回転動作に要する時間を８秒とした場合と、第２の実施形態においてスタンバイ時間を３秒とした場合について、間欠プリント時の加圧ローラ温度変化とスリップの確認を行った。第２の実施形態においては、加圧ローラ２４の温度が上昇しやすい条件として、１５秒以内の間欠通紙を１００枚行った。１５秒以内の間欠にすると、前回の画像情報信号にかかるプリントの後回転動作が完了した直後に次の画像情報信号にかかる初期化回転動作が始まることから、加圧ローラ２４を含めたレーザビームプリンタ１００の内部の冷却期間が殆ど無くなる為、第２の実施形態で用いるレーザビームプリンタ１００にとっては最も厳しい条件とされる。

コールドスタートで測定を行った結果を図９に、加圧ローラ２４が暖まった状態でのホットスタートで測定を行った結果を図１０に示す。

まずコールドスタートで行った図９において、後回転動作に要する時間を５秒とした場合では１５枚目にスリップが発生し、この時の加圧ローラ２４の表面温度は約１３５℃であった。また、第１の実施形態の制御ではスリップは発生しなかったものの、１００枚通紙時点でスリップの発生のしきい値温度である１３５℃に近い温度となった。しかし第２の実施形態の制御では、スタンバイ時間を３秒設けたことにより、１００枚通紙時点でも加圧ローラ２４の表面温度は１３０℃より低い温度を保っており、スリップは発生しなかった。

次にホットスタートで行った図１０において、後回転動作に要する時間を５秒とした場合では２枚目で加圧ローラ２４の表面温度が１３５℃を超え、この時点でスリップが発生した。また、第１の実施形態の制御ではスリップは発生しなかったものの、１００枚通紙時点でスリップの発生のしきい値温度である１３５℃にほぼ達していた。しかし第２の実施形態の制御では、スタンバイ時間を３秒設けたことにより、１００枚通紙時点でも加圧ローラ２４の表面温度は１３０℃より低い温度を保っており、スリップは発生しなかった。

以上説明したように、Ｈ／Ｈ環境において、後回転動作が完了した直後に次の画像情報信号が来るような間欠プリント（第２の実施形態では１５秒以内間欠）が続いて、加圧ローラ２４がプリント時の余熱で充分暖まった場合に、後回転動作に要する時間を延長させ、更に次のプリントまでのスタンバイ時間を延長させることで加圧ローラ２４の過剰な温度上昇を防ぎ、これにより搬送力の低下を抑えることでスリップの発生を防ぐことが出来る。ここで、第２の実施形態おいては、スタンバイの延長時間を３秒としたが、これはレーザビームプリンタ１００のプリントスピードや温調温度等の性能により適宜変更可能とする。

（第３の実施形態）
第３の実施形態におけるスリップ防止制御のフローチャートを図１１に示す。第３の実施形態においては、転写ローラ６によって高温高湿（Ｈ／Ｈ）環境と判別して画像形成動作を行った後、後回転動作が完了してから３０秒以内に次の画像情報信号が来た場合に、初期回転動作を開始してヒータ２２への電力投入のタイミングのみを遅らせることで、加圧ローラ２４が過剰に暖まることを防止する制御を示している。以下にフローチャートの詳細を説明する。

図１１において、ステップＳ９以外は第２の実施形態と同じである。ＣＰＵ２７にホールドした転写電圧Ｖｏの値がＶｏ≦０．５ｋＶの場合で、且つステップＳ９において、後回転動作が完了した後から３０秒以内に次の画像情報信号が来た場合は、通常通り初期回転動作を開始するが、この時ヒータ２２への電力投入の開始を２秒遅らす。つまり、ヒータ２２に電力を投入することなく加圧ローラ２４の回転動作のみを行うことになる。これにより、トータルの準備動作に要する時間も２秒延長することになる。そして、次のステップＳ１０へと進む。ステップ１０以降は、第２の実施形態にて説明したプリント動作と同じである。また、間欠時間が３０秒以上あった場合は、ステップＳ９において、第２の実施形態と同様に初期回転動作とヒータ２２への電力投入を同時に行う。

この制御により、Ｈ／Ｈ環境において３０秒以内の間欠通紙を連続して行った際に、ヒータ２２への電力投入の開始を遅らせて加圧ローラ２４の空回転時間を増やすことで、加圧ローラ２４の表面温度の急激な上昇を抑えることが出来る。また、これにより加圧ローラ２４が用紙Ｐに与える搬送力が弱まることも無く、スリップを防止することができる。更に、第２の実施形態のようにただスタンバイ時間を延長させるだけでなく、加圧ローラ２４の空回転時間を増やすことにより、より短期間で加圧ローラ２４を冷却させることができる。

ここで、第１の実施形態及び第２の実施形態と同じレーザビームプリンタ１００を使用して、第２の実施形態及び第３の実施形態における、間欠プリント時の加圧ローラ２４の温度変化とスリップの確認を行った。第３の実施形態においても、第２の実施形態と同様に、加圧ローラ２４の表面温度が最も上昇しやすい条件となる１５秒以内の間欠通紙を１００枚行った。

コールドスタートで測定を行った結果と、ホットスタートで測定を行った結果は、共に第２の実施形態とほぼ一致する結果となった。

以上説明したように、Ｈ／Ｈ環境において、後回転動作が完了した直後に次の画像情報信号が来るような間欠プリント（第３の実施形態では１５秒以内間欠）が続いて、加圧ローラ２４がプリント時の余熱で充分暖まった場合に、後回転動作に要する時間を延長させ、更にヒータ２２への電力投入の開始を遅らせて加圧ローラ２４の空回転時間を増やすことで、加圧ローラ２４の過剰な温度上昇を防ぎ、これにより加圧ローラ２４が用紙Ｐに与える搬送力の低下を抑えることでスリップの発生を防ぐことが出来る。また、スタンバイ時間を延長させるだけでなく、加圧ローラ２４の空回転時間を増やすことで、より短期間で加圧ローラ２４を冷却させることができる。

ここで、第３の実施形態においては、初期回転動作を開始してから２秒後にヒータ２２へ電力投入を開始することとしたが、これはレーザビームプリンタ１００のプリントスピードや温調温度等の性能により適宜変更可能とする。

（第４の実施形態）
第４の実施形態は、第３の実施形態の制御に加え、更に先の画像情報信号にかかる全てのページの画像形成が終了して後回転動作も完了してから３０秒以内に次の画像情報信号である間欠プリントの１枚目についてのみ、ヒータ２２の設定温度を１０℃下げるものである。詳しくは、第３の実施形態のステップＳ８において、前回のプリントの後回転動作が完了してから３０秒以内であることを確認したら、次のステップＳ９においてヒータ２２の通電開始を１２秒遅らせ、更にヒータ２２の温調温度を通常より１０℃下げる。第４の実施形態における通常のノーマルモードの温調温度は１７０℃となっていることから、この場合１６０℃温調に制御することになる。また、その後連続通紙を行う場合は、２枚目以降は−１０℃ではなく通常の温調温度、つまり１７０℃の温調をかけることとなる。

この制御により、Ｈ／Ｈ環境において３０秒以内の間欠通紙を連続して行った際に、ヒータの通電開始を１２秒遅らせ、更に次の１枚目の温調を通常より１０℃下げることで、加圧ローラ２４の温度の急激な上昇を抑えるだけでなく、常に加圧ローラ２４が用紙Ｐに与える搬送力が最大となる温度を保つことができ、これによりレーザビームプリンタ１００の置かれた環境やレーザビームプリンタ１００の動作状況に関わらず常に安定した画像を提供することができる。

ここで、第１〜３の実施形態と同じレーザビームプリンタ１００を使用して、第３の実施形態及び第４の実施形態における間欠プリント時の加圧ローラ２４の温度変化とスリップの確認を行った。第４の実施形態においても、第２の実施形態及び第３の実施形態と同様に、加圧ローラ２４の表面温度が最も上昇しやすい条件となる１５秒以内の間欠通紙を１００枚行った。

ホットスタートで測定を行った結果を図１２に示す。第２の実施形態でも既にスリップは発生せず、加圧ローラ２４の表面温度は１３０℃近辺を保っている。しかし、第４の実施形態では、図４に示すような搬送力を持つ加圧ローラを使用しており、図４によると、搬送力が最大となる加圧ローラ２４の温度は１２２℃程度である。そこで、図１２から、第４の実施形態の結果を見ると、通紙中の加圧ローラ２４の表面温度は常に搬送力の最大値となる温度近辺で安定していることが分かる。これにより、スリップが発生しないだけでなく、常に安定した搬送力を保つことにより、搬送中の画像の平行性の乱れやブレの発生を防ぐこともできる。

以上説明したように、Ｈ／Ｈ環境において、後回転動作が完了した直後に次の画像情報信号が来るような間欠プリント（第４の実施形態では３０秒以内間欠）が続いて、加圧ローラがプリント時の余熱で充分暖まった場合に、ヒータの通電開始を１２秒遅らせ、更に次の１枚目の温調を通常より１０℃下げることで、加圧ローラ２４の表面温度の急激な上昇を抑えるだけでなく、常に加圧ローラ２４の搬送力が最大となる温度を保つことができ、これによりレーザビームプリンタ１００の置かれた環境やレーザビームプリンタ１００の動作状況に関わらず画像の平行性の乱れやブレの無い安定した画像を提供することができる。なお、第４の実施形態においては、１枚目に下げる温調を１０℃としたが、これはレーザビームプリンタ１００のプリントスピードや温調温度等の性能により適宜変更可能とする。

第１の実施形態から第４の実施形態においてプリンタ制御部１０１は、加圧ローラ２４の温度を低下させるために後回転動作に要する時間を延長するものであり、その後回転動作においてはヒータ２２に対する電力投入を停止するものであったが、ヒータ２２を停止させるだけでなく後回転動作中においてヒータ２２に投入する電力を定着動作中においてヒータ２２に投入する電力よりも低くすることでも同様の効果を得ることができる。

なお、プリンタ制御部１０１は、ヒータ２２を所定温度に維持するように制御し、後回転動作中においてヒータ２２に維持させる温度を定着動作中においてヒータ２２に維持させる温度よりも低くすることでも同様の効果を得ることができる。

また、第１から第４の実施形態においてＨ／Ｈ環境（高温高湿環境）を判断するために、転写電流値が４μＡとなるよう転写高電圧発生装置８が転写ローラ２４に印加する転写電圧Ｖ_０を用いたが、他の方法を用いてＨ／Ｈ環境（高温高湿環境）であるか否かを判断するようにしてもよい。

例えば、レーザビームプリンタ１００にユーザがＨ／Ｈ環境であると判断した場合に押すことができるスイッチ等を設け、プリンタ制御部１０１はスイッチが押されているか否かの出力信号を監視することで、レーザビームプリンタ１００が置かれた環境が高温高湿環境であるか否かを判断してもよい。

第１の実施形態から第４の実施形態における定着装置１１は、定着フィルム２３は耐熱性樹脂製に限られず、可撓性を有する薄肉の金属製（金属スリーブ）で構成することもできる。

第１の実施形態から第４の実施形態における定着装置１１は、ヒータ２２はセラミックヒータに限られず、例えば、電磁誘導発熱性部材などにすることもできる。

また、ヒータ２２は必ずしも定着ニップ部に位置していなくてもよい。定着フィルム２３を外部加熱する構成にすることもできる。

また、定着フィルム自体を電磁誘導発熱性のものにして、励磁手段で発熱させる構成にすることもできる。

また、定着装置１１の加圧回転体はローラ体に限られず、回動ベルト体にすることもできる。

また、画像形成装置の像担持体は電子写真感光ドラムに限られず、静電記録誘電体や、中間転写ドラムやベルト等の中間転写体であってもよい。

第１の実施形態におけるスリップ防止制御のフローチャートである。 レーザビームプリンタ１００の概略構成図である。 定着装置１１の横断面図である。 加圧ローラ温度と搬送力との関係を示すグラフである。 プリントモードによる加圧ローラ温度差を示すグラフである。 第１の実施形態におけるコールドスタート時の結果である。 第１の実施形態におけるホットスタート時の結果である。 第２の実施形態におけるスリップ防止制御のフローチャートである。 第２の実施形態におけるコールドスタート時の結果である。 第２の実施形態におけるホットスタート時の結果である。 第３の実施形態におけるスリップ防止制御のフローチャートである。 第４の実施形態におけるホットスタート時の結果である。 レーザビームプリンタの概略構成図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ レーザスキャナ
４ 現像装置
５ トナー
６ 転写ローラ
７ 高圧電源
８ 転写高電圧発生装置
９ 転写電圧制御部
１０ 回転制御部
１１ 定着装置
１２ 給紙装置
２１ フィルム内面ガイド部材
２２ ヒータ
２３ フィルム
２４ 加圧ローラ
２５ 加圧ローラ芯金
２６ モータ
２７ ＣＰＵ
２９ サーミスタ
Ｎ 定着ニップ部Ｎ
Ｔ 転写ニップ部
Ｐ 用紙

Claims (2)

1. 像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、
   前記像担持体上の前記画像を記録材に転写する転写手段と、
   前記転写手段によって前記画像が転写された記録材に、前記画像を熱定着させる加熱部材と、
   前記加熱部材と対向し記録材を加圧するための加圧部材と、
   前記加熱部材への電力投入のタイミングを制御する制御手段とを有し、
   前記画像形成手段による画像形成が終了し、前記加熱部材及び前記加圧部材による定着動作が終了した後、前記加熱部材への電力投入を停止させる、且つ前記加圧部材の回転駆動を停止させるための動作を含む終了動作を行う画像形成装置であって、
   前記制御手段は、前記終了動作が完了してから所定時間経過後に再び画像形成を行うための信号を受信する場合は、予め定められたタイミングで前記加熱部材への電力投入及び前記加圧部材の回転駆動を開始して、前記画像形成手段による画像形成を行い、
   画像形成装置が設置された環境が高温高湿環境である場合、且つ前記終了動作が終了してから所定時間以内に再び画像形成を行うための信号を受信する場合は、前記加熱部材への電力投入の開始を前記予め定められたタイミングより遅延させ、前記加熱部材に電力投入されていない状態且つ記録材がない状態で前記加圧部材を回転駆動させた後、前記画像形成手段による画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記終了動作が終了してから所定時間以内に再び画像形成を行うための信号を受信した場合、再開後の１枚目の記録材を加熱するときの前記加熱部材の温調温度を通常の温度より低下させ、２枚目以降の記録材を加熱するときの前記加熱部材の温調温度を通常の温度にすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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