JP4700948B2

JP4700948B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4700948B2
Application number: JP2004305732A
Authority: JP
Inventors: 昭人森; 信夫関口; 圭太高橋; 忠明齋田; 隆長屋
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Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2011-06-15
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Description

本発明は、記録材に形成された画像を熱定着する定着装置に関し、例えば、電子写真方式や静電記録方式を用いて形成された記録材上のトナー像を熱定着する定着装置に関する。

従来より、電子写真画像形成装置において、画像形成プロセス手段により加熱溶融性の樹脂より構成された粉体状のトナーを用いてトナー像を形成し、これを記録材に転写し、更に、定着装置にて記録材上のトナー像を固着画像として加熱定着処理するものが考案、実施されている。

トナー像を加熱溶融して記録材に定着させる定着装置として、定着ローラと加圧ローラを用いるものや、定着ローラと加圧ベルトを用いるものが知られている。

このような、定着ローラと加圧ベルトより構成された定着装置において、樹脂等にて表面がコートされた紙、所謂、コート紙に定着処理を施す際、コート紙内の水蒸気がコート層を突き破って放散することによる不具合を防止すべく、通紙時以外は加圧ベルトを定着ローラから離間させておくように加圧ベルトを定着ローラに対し接離自在な構成とすることが提案されている（特許文献１参照）。この装置では、記録材上の画像面側の定着ローラと画像裏面側の加圧ベルトへの熱供給の構成として、定着ローラの温調温度よりも加圧ベルトの温調温度を低くされている。

そこで、上記定着装置では、記録材がニップ部に突入する直前に加圧ベルトを定着ローラに当接させることで、加圧ベルト側から記録材（未定着画像）に与える熱量を少なくして（定着ローラと加圧ベルトに所定以上の温度差を設ける）、上記不具合を防止している。
特開平１１−２３１７０１号公報

しかしながら、上述の定着装置では、記録材がニップ部に突入する直前に一律のタイミングで加圧ベルトを定着ローラに当接させる構成とされているため、即ち、加圧ベルトを当接させた時点から記録材が定着ニップへ突入する時点までの時間が一律に決められているため、複数の記録材に連続して画像形成を行う画像形成ジョブにて定着処理を続けて行った後、直ぐに次の画像形成ジョブが要求された場合などに以下に述べる問題があった。

その次の画像形成ジョブの開始にあたって定着装置を動作させる場合、その時点での加圧ベルトの温度が低いと、記録材がニップ部に突入するまでに加圧ベルトが所定の温度に昇温しなくなり記録材（画像）に与える熱量が不足し定着不良を引き起こすことがあった。一方、その時点での加圧ベルトの温度が高いと、加圧ベルトの温度が定着ローラの温度と同等程度になってしまい記録材（画像）に与える熱量が過剰となり、高温オフセットや上述の水蒸気放散（コート紙の場合）による画像不良が発生したり、記録材が加圧ベルトから分離されないといった定着不良を引き起こすことがあった。

本発明によれば上記課題を解決することができる。

そこで、本発明の画像形成装置は「シート上の画像を定着する定着回転体と、前記定着回転体とニップを形成する加圧ベルトと、前記定着回転体と前記加圧ベルトとを接触離間させる接離手段と、前記加圧ベルトの温度を検知する検知手段と、を有する画像形成装置であって、画像形成を開始する画像形成信号が入力されたときに離間している前記加圧ベルトと前記定着回転体を当接させるタイミングを、前記ニップにシートが到達するまでに、前記加圧ベルトが前記定着回転体によって所定の温度まで昇温されるように、画像形成信号が入力されたときの前記検知手段の検知結果が高温のときに低温のときよりも遅くなるように変更する変更手段と、を有する」ことを特徴とする。

これにより、当接前の加圧部材の温度が異なっていても、シートがニップに到達するときの加圧部材の温度ばらつきを低減することができる。

以下、本発明に係る実施例を説明する。なお、本発明は以下に説明する実施例の形態だけに限らず、本発明の思想の範囲内で種々の構成を公知のものへ変更可能である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

＜画像形成装置の全体構成＞
図１１は本発明を適用できる画像形成装置の要部断面図である。本実施例の画像形成装置は電子写真方式とし、光学系１Ｒにて原稿の画像を読み取り、画像出力部１Ｐにて光学系１Ｒからの画像情報より画像を転写材Ｐに形成し、更に、画像出力部１Ｐに複数の画像形成部を並列に配し、且つ、中間転写方式を採用したカラー画像出力装置１として説明していく。

画像出力部１Ｐは大別して、画像形成部１０（４つのステーション１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが並設されており、その構成は同一である。）、給紙ユニット２０、中間転写ユニット３０、定着ユニット４０、及び制御部８０（図１に不図示）から構成される。

更に、個々のユニットについて詳しく説明する。画像形成部１０は次に述べるような構成になっている。像担持体としての感光ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄがその中心で軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１１ａ〜１１ｄの外周面に対向して、その回転方向に一次帯電器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、露光部である光学系の露光部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、折り返しミラー１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、現像装置１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが配置されている。

一次帯電器１２ａ〜１２ｄにおいて、感光ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いで、露光部１３ａ〜１３ｄにより、記録画像信号に応じて変調した、例えばレーザービームなどの光線を折り返しミラー１６ａ〜１６ｄを介して感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に露光させることによって、そこに静電潜像を形成する。

更に、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックといった４色の現像剤（以下、これを「トナー」と称する。）をそれぞれ収納した現像装置１４ａ〜１４ｄによって上記静電潜像を顕像化する。顕像化された可視画像（現像像）を、中間転写体である中間転写ベルト３１の画像転写領域Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄに転写する。

感光ドラム１１ａ〜１１ｄが回転して、画像転写領域Ｔａ〜Ｔｄを通過した下流で、クリーニング装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄにより、中間転写ベルト３１に転写されずに感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に残されたトナーを掻き落としてドラム表面の清掃を行う。以上に示したプロセスにより、各トナーによる画像形成が順次行われる。

給紙ユニット２０は、記録材としての転写材Ｐを収納するためのカセット２１ａ、２１ｂ、手差しトレイ２７、カセット２１ａ、２１ｂ内もしくは手差しトレイ２７より転写材Ｐを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラ２２ａ、２２ｂ、２６、各ピックアップローラ２２ａ、２２ｂ、２６から送り出された転写材Ｐをレジストローラ２５ａ、２５ｂまで搬送するための給紙ローラ対２３及び給紙ガイド２４、及び、画像形成部の画像形成タイミングに合わせて転写材Ｐを二次転写領域Ｔｅへ送り出すためのレジストローラ２５ａ、２５ｂで構成される。

中間転写ユニット３０について詳細に説明する。中間転写ベルト３１は、巻架ローラとして、中間転写ベルト３１に駆動を伝達する駆動ローラ３２、中間転写ベルト３１の回動に従動する従動ローラ３３、ベルト３１を挟んで二次転写領域Ｔｅに対向する二次転写対向ローラ３４に巻架される。これらのうち駆動ローラ３２と従動ローラ３３との間に一次転写平面Ａが形成される。駆動ローラ３２は、金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴム（ウレタンまたはクロロプレン）をコーティングしてベルト３１とのスリップを防いでいる。駆動ローラ３２はパルスモータ（不図示）によって矢印Ｂ方向へ回転駆動される。

一次転写平面Ａは各画像形成部１０ａ〜１０ｄに対向し、各感光ドラム１１ａ〜１１ｄが中間転写ベルト３１の一次転写面Ａに対向するようにされている。よって一次転写面Ａに一次転写領域Ｔａ〜Ｔｄが位置することになる。各感光ドラム１１ａ〜１１ｄと中間転写ベルト３１が対向する一次転写領域Ｔａ〜Ｔｄには、中間転写ベルト３１の裏に一次転写用帯電器３５ａ〜３５ｄが配置されている。二次転写対向ローラ３４に対向して二次転写ローラ３６が配置され、中間転写ベルト３１とのニップによって二次転写領域Ｔｅを形成する。二次転写ローラ３６は中間転写ベルト３１に対して適度な圧力で加圧されている。又、中間転写ベルト３１上の二次転写領域Ｔｅの下流には、中間転写ベルト３１の画像形成面をクリーニングするためのクリーニングブレード５１、及び廃トナーを収納する廃トナーボックス５２が設けられている。

定着装置としての定着ユニット４０（図１）は、後述にて詳細な構成を説明するが、内部にハロゲンヒーターなどの熱源を備えた定着回転体としての定着ローラと、この定着ローラに圧接した加圧ベルト、定着ローラと加圧ベルトの圧接部であるニップ部へ転写材Ｐを導くためのガイド、ニップ部から排出されてきた転写材Ｐをさらに装置外部に導き出すための内排紙ローラ４４、外排紙ローラ４５等から構成される。

制御部８０より画像形成動作開始信号が発せられると、選択された転写材Ｐサイズ等により選択された給紙段から転写材Ｐの給紙を開始する。

次に装置の動作に即して説明を加える。

制御部８０より画像形成動作開始信号が発せられると、まず、搬送手段としてのピックアップローラ２２ａにより、カセット２１ａから転写材Ｐが一枚ずつ送り出される。そして搬送手段としての給紙ローラ対２３によって転写材Ｐが給紙ガイド２４の間を案内されて搬送手段としてのレジストローラ２５ａ、２５ｂまで搬送される。その時レジストローラ２５ａ、２５ｂは停止されており、紙先端はローラ２５ａ、２５ｂのニップ部に突き当たる。

その後、画像形成部１０ａ〜１０ｄが画像の形成を開始するタイミング（第１画像形成ステーションにおける感光体への画像露光開始タイミング）を基準にしてレジストローラ２５ａ、２５ｂは回転を始め記録材の搬送を開始する。

レジストローラ２５ａ、２５ｂの回転は、転写材Ｐと、画像形成部１０より中間転写ベルト３１上に一次転写されたトナー画像とが、二次転写領域Ｔｅにおいてちょうど一致するようにそのタイミングが設定されている。

一方、画像形成部１０では、制御部８０からの画像形成動作開始信号が発せられると、前述したプロセスにより中間転写ベルト３１の回転方向Ｂにおいて、一番上流にある感光ドラム１１ｄ上に形成されたトナー像（現像像）が、高電圧が印加された一次転写用帯電器３５ｄによって一次転写領域Ｔｄにおいて中間転写ベルト３１に一次転写される。

一次転写されたトナー像は次の一次転写領域Ｔｃまで搬送される。そこでは各画像形成部１０間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上にレジストレーション（画像位置）を合わせて次のトナー像が転写されることになる。他の色の一次転写領域Ｔａ、Ｔｂについても同様の工程が繰り返され、結局４色のトナー像が中間転写ベルト３１上に一次転写される。

その後、転写材Ｐが二次転写領域Ｔｅに進入、中間転写ベルト３１に接触すると、転写材Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ３６に、高電圧を印加させる。

そして、前述したプロセスにより中間転写ベルト３１上に形成された４色のトナー像が転写材Ｐの表面に一括転写される。その後、転写材Ｐは搬送ガイド４３によって、定着ローラ対４１のニップ部まで正確に案内される。そして定着ローラ対４１の熱及びニップの圧力によってトナー画像が紙表面に定着される。その後、内外排紙ローラ４４、４５により搬送され、転写材Ｐは機外に排出される。

この種の画像形成装置における、各感光ドラム１１ａ〜１１ｄ間の機械的取り付け誤差および各露光部１３ａ〜１３ｄによって発生するレーザービーム光の光路長誤差、光路変化、ＬＥＤの環境温度による反り等の理由により各感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上で形成された各カラー画像のレジストレーションのずれ、つまり色ずれ（レジずれ）を補正するために、転写領域Ａ面上で、すべての画像形成部１０の下流の位置で、駆動ローラ３２にてベルト３１が折り返される前の位置に、レジずれ補正用の各参照トナー画像を検知するためのレジセンサ６０が設けられている。

本例では、記録材としての転写材Ｐの種類は多種多様であり、通常の厚さの普通紙や、それよりも厚い厚紙、更には、上述したようなコート紙、ＯＨＰシートなどを用いることができる。もちろん、転写材Ｐの大きさに関しても、ハガキのような小さいものやＡ３用紙のような大きいものなどを用いることができる。

＜定着装置＞
図１は本発明を適用可能な定着装置４０の要部断面図である。

図１において、１は定着ローラであり、定着ローラ内部にはヒータを配置している。定着ローラ１の外部には定着ローラサーミスタ７を備え、転写材Ｐ通紙の為に温調する時には、定着ローラサーミスタ７で温度を監視しながら、ヒータを点灯／消灯し、所定温度で安定するように制御装置にて制御する。また、定着ローラ１は転写材Ｐ通紙の為に回転駆動し、図中矢印の方向に転写材Ｐを搬送するように回転する。

定着ローラ１に接触した形で表現されているのが、加圧ベルトであり、駆動ローラ２、ステアリングローラ３、分離ローラ４の３つのローラの周囲を囲むようにベルト５が這いまわされている。

このベルト５は、転写材Ｐ通紙時に図中矢印の方向に転写材Ｐを搬送するように回転する為に、駆動ローラ２を回転駆動させる。ステアリングローラ３、分離ローラ４は、駆動ローラ２の回転によりベルト５が回動駆動されるのに従動で回転し、ベルト５の回転を補助する。駆動ローラ２内部にはヒータを配置しており、駆動ローラ２の外部には駆動ローラ（ベルト）サーミスタ８を備え、転写材Ｐ通紙の為に温調する時には、温度検出手段としてのベルトサーミスタ８で温度を監視しながら、ヒータを点灯／消灯し、所定温度で安定するように制御装置にて制御し、駆動ローラ２表面温度をベルト５に伝達し、回転駆動することによりベルト５全体に温度を伝達することができる。

転写材Ｐ通紙時には、定着ローラ１およびベルト５が温調しながら回転することで、定着ローラ１とベルト５の間に通紙される転写材Ｐに熱を加え、定着させる。６はベルト５の寄り状態を検出するためのセンサであり、図中奥側と手前側に配置されている。このベルトの寄りを検出するセンサの出力に応じてステアリングローラの傾きを変更することによりベルトを幅方向に揺動させている。

なお、本例では、定着処理が終了すると加圧ベルトを定着ローラから離間させる構成をとっており、後述するように、定着処理を開始するにあたって加圧ベルトを定着ローラに当接させるように構成している。また、複数の記録材に連続して定着処理を施す場合は、加圧ベルトを定着ローラに当接させたままとし、このような連続画像形成ジョブが終了した時点で定着ローラから加圧ベルトを離間させる。このような状態で定着装置は次の画像形成ジョブの開始信号が入力されるまで待機する。

図２は、ベルト５が定着ローラ１から離間している状態を示し、駆動ローラ２を中心に回動する。離間することにより定着ローラ１の長時間放置による変形がおきないようにしている。離間した状態であっても、ベルト５は温調することができ、駆動ローラ２を回転させることによりベルト５を回転動作させることができる。この状態では、図１の矢印方向に転写材Ｐを搬送する事ができない。

図１、図２のように、ベルトを定着ローラに対して接離させるための、駆動ローラ２を回転中心として分離ローラを回転方向に揺動させる駆動系を図３に示してある。この図３は、図１の定着装置を排出方向より、即ち、図中斜め左側から見た図である。

この図３において、分離ローラ４の駆動源は、パルスモータ１１０であり、パルスモータ１１０の軸１１１は、対向する従動軸１１２と、移動ベルト１１３で連結されており、パルスモータ１１０を回転駆動することにより、移動ベルト１１３が移動し、従動軸１１２も回転する。

パルスモータ軸１１１と従動軸１１２は、定着装置の前面から背面側までのローラ軸となっており、背面側では移動ベルト１１６がパルスモータ１１０を回転駆動することにより、前面側と連動して同方向に移動する仕組みになっている。

この移動ベルト１１３の一部に分離ローラ４の軸１１５を固定する固定部１１４を備え、固定部１１４は、移動ベルト１１３、１１６に固定されており、移動ベルトが回転移動すると、固定部１１４は上下に移動することで、分離ローラ４の上下駆動を行う。また、上下の移動距離は、パルスモータ１１０に転送するパルス数、上下の方向は、パルスモータ１１０に転送する回転方向で制御することができる。

また、ニップ部にて加圧ベルトを定着ローラに向けて加圧させる加圧パッド（図示しない）も固定部１１４に同期して接離を行う構成となっている。

図４は、定着ローラサーミスタ７とベルトサーミスタ８のスタンバイ時（画像形成ジョブと次の画像形成ジョブとの間に画像形成待機時）の温度を示す図であり、定着ローラ１とベルト５は離間されている状態にある。ここで定着ローラサーミスタ７は温度ｔ１で安定温調されており、ベルトサーミスタ８は温度ｔ２（＜ｔ１）温調されている。

図５は、図４のスタンバイ時に安定温調されていた状態から、画像形成開始信号が入力されたことに伴いベルト５が定着ローラ１に圧接した後の、定着ローラサーミスタ７とベルトサーミスタ８の検出温度遷移状態を示す図である。

定着ローラサーミスタ７の検出温度は、ベルト５が当接されると、定着ローラ１よりも低温で温調されていたベルト５との温度差により、徐々に温度が下降し、ある温度で安定する。

ベルトサーミスタ８の検出温度は、定着ローラ１に当接すると、ベルト５よりも高温で温調されていた定着ローラ１との温度差により、徐々に温度が上昇し、ある温度で安定する。

これらの安定温度は、定着ローラ１のヒータは、常に温度ｔ１に復帰させようとする温調制御に対し、ベルト５の目標温度は温度ｔ１より低い温度ｔ２に設定されているので、定着ローラ１の温度差分はベルト５に遷移し、ベルトの駆動ローラ２内にあるヒータは消灯する。

なお、ベルトは定着ローラ１と接している部分以外では冷える傾向にある為、定着ローラ１と同程度の温度にはならず、ある所定温度差を維持するようにベルトの温度が安定するので、転写材がベルトから分離されなくなるといった定着不良を防止することができる。

図６は、図４、図５における安定温調状態で、転写材Ｐの連続通紙を行った場合の定着ローラサーミスタ７とベルトサーミスタ８の温度遷移状態を示す図である。

図６において、定着ローラサーミスタ７の検出温度がｔ１で安定するように定着ローラを加熱するヒータの温調制御が行われており、ベルト着までのスタンバイ状態では、定着ローラの温度はｔ１となっている。一方、ベルトサーミスタ７の検出温度がｔ２で安定するようにベルトを加熱するヒータの温調制御が行われており、ベルト着までのスタンバイ状態では、ベルトの温度はｔ２となっている。

画像形成開始信号の入力に伴いコピー動作が開始されて、転写材Ｐが定着装置に到達する直前に、パルスモータ１１０を駆動し、分離ローラ４を上昇させる事により、ベルト５を定着ローラ１に当接させて、定着処理を開始するための準備を行う（図中の「ベルト着」ポイント）。

ベルト５を定着ローラ１に圧接させると、図５で示したように、定着ローラサーミスタ７の検出温度は下降し、ベルトサーミスタ８の検出温度は上昇する。双方の検出温度が遷移している最中に転写材Ｐの先端が定着装置に到着すると（図中、「用紙先端到着」ポイント）、定着ローラ１およびベルト５から熱を画像を担持した転写材Ｐへ与える事により、定着ローラサーミスタ７、ベルトサーミスタ８双方の温度が下がっていく。

一枚の転写材Ｐの通紙（定着処理）であれば温度低下は少ないが、大量枚数を通紙すると温度低下は大きくなる。最終用紙の後端が定着装置を抜けると（図中、「用紙後端抜け」ポイント）、定着ローラサーミスタ７、ベルトサーミスタ８双方の温度が上昇を開始し、定着装置の寿命の為にベルトを離間させると（図中、「ベルト脱」ポイント）、定着ローラサーミスタ７の検出温度は定着ローラ１がベルト５から熱を奪われる事なくなるので、上述した温調制御により短い時間で安定温度ｔ１に復帰する。

ベルト５は、駆動ローラ２内のヒータのみでベルトを局所的に加熱し温調する構成となっているので、定着ローラ１から離間する事によりベルトの温度が徐々に上がっていき、定着ローラ１がｔ１に復帰するよりも遅いタイミングで安定温度ｔ２に復帰する。

図７は、図６にて説明したコピー動作終了後に、次のコピー動作が始まった場合の定着ローラサーミスタ７とベルトサーミスタ８の検出温度遷移状態を示す図である。

図７に示すように、前のコピー動作での定着処理が終了しベルトを定着ローラから離間後、定着ローラ１の温度は短時間で安定温度ｔ１に復帰しているものの、ベルト５は短時間で安定温度ｔ２に復帰していないことが分かる。

このとき次のコピー開始信号が入力された場合、従来のように一律のタイミングでベルトを定着ローラに当接させる構成では、転写材Ｐが定着ニップに突入する時点で定着可能な温度に復帰しないため、定着不良が生じてしまう。

このような問題に対処するため、本例では、ベルトを定着ローラに当接させるタイミングをベルトの温度に応じて変更する制御を行っている。

図８は、コピー開始信号が入力されてコピー動作開始時におけるベルトサーミスタ８によりベルトの温度を検出・チェックするタイミング（図中、「ＣｈｅｃｋＴｅｍｐ」）と、給紙カセットから転写材Ｐをピックアップするタイミング（図中、「Ｆｅｅｄ」）、レジストローラで待機させていた転写材を２次転写部へ搬送開始するタイミング（図中、「ＲｅｇＯｎ」）、中間転写体上のフルカラー画像を給送された転写材Ｐに２次転写するタイミング（図中、「ＩＰ」）、ベルトを定着ローラに当接させるタイミング（図中、「ＢｅｌｔＵｐ」）、フルカラー画像が形成された転写材Ｐが定着ニップに突入するタイミング（図中、「Ｆｕｓｉｎｇ」）を表わした図である。

図８において、コピー開始信号が入力されると、定着ローラサーミスタ７およびベルトサーミスタ８の検出温度がそれぞれ安定温度ｔ１、ｔ２に到達しているかどうかの確認を行う。

ここで、前の画像形成終了から相当時間経過しており双方が安定温度に達している場合、図１１の各ピックアップローラ２２ａ、２２ｂ、２６を駆動開始し、給紙を開始する（「Ｆｅｅｄ」）。

レジストローラ２５ａ、２５ｂは給紙された転写材Ｐを一時的に待機するよう回転が停止されており、中間転写ベルト３１上のトナー像と同期を取った後、レジストローラ２５ａ、２５ｂを回転駆動させて転写材Ｐを搬送再開する（「ＲｅｇＯｎ」）。

二次転写部に搬送された転写材Ｐは、二次転写ローラ３６に高電圧を印加することにより中間転写ベルト３１上に形成された４色のトナー像を転写を受け、そのまま定着装置に向けて搬送される（「ＩＰ」）。

トナー像転写を受けた転写材Ｐが定着ニップに到達する前に、パルスモータ１１０を駆動し、分離ローラ４を上昇させる事により、ベルト５を定着ローラ１に当接させ、定着処理の準備を行う（「ＢｅｌｔＵｐ」）。

その後、定着ローラとベルトにより定着ニップにて転写材Ｐを挟持搬送しながらトナー画像を転写材Ｐ上に加熱加圧定着し（「Ｆｕｓｉｎｇ」）、画像形成装置外（排紙トレイ）に排出される。

次に図９を用いて、ベルトの当接タイミングの制御フローを説明する。

コピーボタンが押されると（コピー開始信号の入力を制御装置ＣＰＵが受けると）、定着装置がコピーできる状態になっているかどうか定着ローラサーミスタ７およびベルトサーミスタ８の検出温度を確認する（２０１）。

ベルトサーミスタ８の温度が安定温度である温度ｔ２以上であれば（２０２）、工程（１）へ進み、給紙動作を開始し（２０３）、レジストローラ２５ａ、２５ｂで一旦停止し、中間転写ベルト３１上のトナー像と同期を取った後、レジストローラ２５ａ、２５ｂを回転駆動させて転写材Ｐを搬送再開する（２０４）。搬送再開された転写材Ｐは、二次転写ローラ３６で中間転写ベルト３１上のトナー像を転写材Ｐ上に転写し（２０５）、転写搬送された転写材Ｐが定着ニップに到達する前に分離ローラ４を上昇させ定着ローラ１とベルト５を圧接する（２０６）。圧接後に転写材Ｐは定着ニップにて転写材Ｐ上に転写されたトナー像が定着され（２０７）、トナー像が定着された転写材Ｐ後端が定着ニップを抜けるのを待つ（２０８）。

定着ニップを転写材Ｐ後端が抜けると、パルスモータ１１０を駆動し、分離ローラ４を下降させる事により、定着ローラ１とベルト５を離間する（２０９）。

一方、前のコピー動作完了からあまり時間が経過していないときに次のコピー開始信号の入力を受けたとき、ベルトサーミスタ８の検出温度が安定温度である温度ｔ２以下の場合が存在する。これ移行の説明はこのような場合のものである。

ベルトサーミスタ８の検出温度が安定温度である温度ｔ２以下であった場合（２０２）、温度ｔ２より低い温度ｔ３以上であるかどうかを判定する（２１２）。判定した結果、温度ｔ３以上であれば、工程（２）に進み、給紙動作を開始し（２１３）、レジストローラ２５ａ、２５ｂで一旦停止し、中間転写ベルト３１上のトナー像と同期を取った後、レジストローラ２５ａ、２５ｂを回転駆動させて転写材Ｐを搬送再開する（２１４）。転写材Ｐの搬送を再開した後、（ｔ２−ｔ３）の温度差を亡くす為に、工程（１）の時よりも早めに分離ローラ４を上昇させてベルト５を定着ローラ１に圧接させる（２１５）。このように早めにベルトを定着ローラに当接させることで定着処理開始時点のベルト５の温度を適正な温度に上昇させることができ定着不良の発生を防止することができる。

その後、二次転写ローラ３６で中間転写ベルト３１上のトナー像を転写材Ｐ上に転写し（２１６）、ベルト５はすでに定着ローラ１に当接し温度が適正化されているので、転写材Ｐ上の画像は定着ニップにて転写材Ｐ上に転写されたトナー像が定着される（２０７）。

次に、ベルトサーミスタ８の検出温度がｔ３以下であった場合（２１２）、温度ｔ３より低い温度ｔ４以上であるかどうかを判定する（２２２）。判定した結果、温度ｔ４以上であれば、工程（３）へ進み、給紙動作を開始し（２２３）、給紙動作を開始した後、（ｔ２−ｔ４）の温度差を亡くす為に、工程（２）の時よりも更に早めに分離ローラ４を上昇させベルト５を定着ローラ１に圧接させる（２２４）。このようにベルトの定着ローラへの当接タイミングを工程（２）の時よりも更に早めることで定着処理開始時点のベルト５の温度を適正な温度に上昇させることができ定着不良の発生を防止することができる。

その後、レジストローラ２５ａ、２５ｂで一旦停止し、中間転写ベルト３１上のトナー像と同期を取った後、レジストローラ２５ａ、２５ｂを回転駆動させて転写材Ｐを搬送再開し（２２５）、二次転写ローラ３６で中間転写ベルト３１上のトナー像を転写材Ｐ上に転写し（２２６）、すでに定着ローラ１とベルト５を圧接している為、転写材Ｐは定着装置で転写材Ｐ上に転写されたトナー像が定着される（２０７）。

次に、ベルトサーミスタ８の検出温度がｔ４以下であった場合（２２２）、温度ｔ４より低い温度ｔ５以上であるかどうかを判定する（２３２）。判定した結果、検出温度がｔ５以上であれば、工程（４）へ進み、（ｔ２−ｔ５）の温度差を亡くす為に、工程（３）の時よりも更に早めに分離ローラ４を上昇させベルト５を定着ローラ１に圧接させる（２３３）。このようにベルトの定着ローラへの当接タイミングを工程（３）の時よりも更に早めることで定着処理開始時点のベルト５の温度を適正な温度に上昇させることができ定着不良の発生を防止することができる。

その後、給紙動作を開始し（２３４）、レジストローラ２５ａ、２５ｂで一旦停止し、中間転写ベルト３１上のトナー像と同期を取った後、レジストローラ２５ａ、２５ｂを回転駆動させて転写材Ｐを搬送再開し（２３５）、二次転写ローラ３６で中間転写ベルト３１上のトナー像を転写材Ｐ上に転写し（２３６）、すでに定着ローラ１とベルト５を圧接している為、転写材Ｐは定着装置で転写材Ｐ上に転写されたトナー像が定着される（２０７）。

次に、ベルトサーミスタ８の検出温度がｔ５以下であった場合（２３２）、給紙動作を開始してもその転写材Ｐが定着装置に到達するまでにベルトサーミスタ８の温度は安定温度ｔ２以上に復帰しないことが分かっている為、工程（５）へ進み、分離ローラ４を上昇させてベルト５を定着ローラ１に圧接させる（２４１）。その後、定着ローラ１との当接によりベルトが加熱されて、ベルトサーミスタ８の検出温度がｔ５以上になるまで待つ（２４２）。ベルトサーミスタ８の検出温度がｔ５以上になったら、工程（４）と同様なフローに進む。

即ち、給紙動作を開始し（２４４）、レジストローラ２５ａ、２５ｂで一旦停止し、中間転写ベルト３１上のトナー像と同期を取った後、レジストローラ２５ａ、２５ｂを回転駆動させて転写材Ｐを搬送再開し（２４５）、二次転写ローラ３６で中間転写ベルト３１上のトナー像を転写材Ｐ上に転写し（２４６）、すでに定着ローラ１とベルト５を圧接している為、転写材Ｐは定着装置で転写材Ｐ上に転写されたトナー像が定着される（２０７）。

図９フローチャートの一例として、（２２２）の工程においてベルトサーミスタ８の検出温度がｔ４以上だったときの温度遷移概念図は図１０のようになる。

図１０において、コピースタート要求がくると、定着ローラサーミスタ７およびベルトサーミスタ８の温度がそれぞれ安定温度ｔ１、ｔ２に到達しているかどうかの確認を行い、ベルトサーミスタ８の温度がｔ４以上であったため、図１１の各ピックアップローラ２２ａ、２２ｂ、２６を駆動開始し、給紙を開始する（図１０中、「Ｆｅｅｄ」）と共に、パルスモータ１１０を駆動し、分離ローラ４を上昇させる事により、ベルト５を定着ローラ１に圧接させ、転写材Ｐを通紙できる準備を行う（図１０中、「ＢｅｌｔＵｐ」）。

給紙した転写材Ｐはレジストローラ２５ａ、２５ｂで一旦停止し、中間転写ベルト３１上のトナー像と同期を取った後、レジストローラ２５ａ、２５ｂを回転駆動させて転写材Ｐを搬送再開する（図１０中、「ＲｅｇＯｎ」）。搬送再開された転写材Ｐは、二次転写ローラ３６に転写バイアスを印加することにより中間転写ベルト３１上に形成された４色のトナー像の転写を受ける（図１０中、「ＩＰ」）。転写を受けてそのまま搬送された転写材Ｐが定着装置で転写材Ｐ上に転写されたトナー像が定着され（図１０中、「Ｆｕｓｉｎｇ」）、機外に排出される。

これまで説明してきた、ベルトサーミスタ８の温度条件ｔ３、ｔ４、ｔ５について、図１２を用いて説明する。図１２はベルトサーミスタ８の温度遷移を示している。

図１２中の「加圧」ポイントでベルト５が定着ローラ１と圧接しており、圧接したタイミングからＴ２秒後にベルトサーミスタ８の温度が１０℃上昇している事を示している。ここでＴ２秒が１０秒であれば、圧接する事により、ベルトサーミスタ８の温度は、１秒間に１℃上昇することになる。

このような構成において、図１１にて、各ピックアップローラ２２ａからレジストローラ２５ａ、２５ｂまでの転写材Ｐの搬送に要する時間をＴ４秒、レジストローラ２５ａ、２５ｂから二次転写ローラ３６による２次転写部までの転写材Ｐの搬送に要する時間をＴ５秒、二次転写ローラ３６から定着ニップまでの転写材Ｐの搬送に要する時間をＴ６秒とすると、転写材Ｐが２次転写部に到達した時点でベルト５を定着ローラに圧接させた場合、定着ニップに転写材Ｐが到達するまでの間にベルト５が定着ローラによりＴ６℃分温度上昇すると想定する。また、レジストローラ２５ａ、２５ｂにより転写材Ｐの搬送を開始した時点でベルト５を定着ローラに圧接させた場合、定着ニップに転写材Ｐが到達するまでの間にベルト５が定着ローラにより（Ｔ５＋Ｔ６）℃分温度上昇すると想定する。また、各ピックアップローラ２２ａによって記録材収納部としての給紙カセットから転写材をピックアップした時点でベルト５を定着ローラに圧接させた場合、定着ニップに転写材Ｐが到達するまでの間にベルト５が定着ローラにより（Ｔ４＋Ｔ５＋Ｔ６）℃温度上昇すると想定する。

よって、上記パラメータを用いると、図９のフローチャートの温度ｔ３（℃）は、
ｔ３＜ｔ２−（Ｔ５＋Ｔ６）
となり、
温度ｔ４（℃）は、
ｔ４＜ｔ２−（Ｔ４＋Ｔ５＋Ｔ６）
となり、
温度ｔ５（℃）は、
ｔ５＝ｔ２−（Ｔ４＋Ｔ５＋Ｔ６）
という関係になる。

ここでは、ピックアップローラの駆動開始（給紙開始）、レジストローラの駆動開始、２次転写開始を基準にベルト５を定着ローラ１に当接させるタイミングを設定する例を説明してきたが、上記計算により、定着ニップに転写材Ｐ先端が突入するタイミングから逆算して、定着ニップに転写材Ｐ先端が突入する時にベルトサーミスタ８の検出温度が安定温度ｔ２以上になるように、ベルト５を定着ローラ１に圧接させるタイミングを任意に設定するようにしても構わない。

例えば上記例を用いると、コピー開始信号の入力を受けたときベルトサーミスタ８の検出温度が（ｔ２−１５）℃であれば、定着ニップに転写材Ｐ先端が突入する１５秒前にベルト５が定着ローラ１に当接するように、ベルト５を定着ローラ１に当接させる当接タイミング信号を生成する事が可能になる。

または、コピー開始信号の入力を画像形成装置が受けた時点を基準にしてベルト５を定着ローラに当接させる当接タイミング信号を生成することも可能である。

このように制御装置（ＣＰＵ）にて生成された当接タイミング信号は、定着装置に適宜送信され、具体的には分離ローラを上昇させる駆動系に送信送されることで、加圧ベルトが定着ローラに当接することになる。

以上のように、ベルト５の温度が定着処理開始時点で定着性を確保できる温度になることを見込んで、ベルト５の温度が定着性を確保できる温度になる前にコピー開始動作（ピックアップローラによる給紙動作）を開始しているため、画像形成のスループットを可能な限り向上させることができる。

以上述べてきたように、加圧ベルトの検出温度に応じて、加圧ベルトが定着ローラとの当接により必要以上に昇温せずに定着処理開始時点での加圧ベルトの温度が定着ローラの温度よりも低い所定温度範囲内となるように、加圧ベルトの定着ローラへの当接タイミングを制御装置（ＣＰＵ）にて変更・制御することにより、低温オフセット、高温オフセット、コート紙での水蒸気放散による定着不良の発生、記録材分離不良などの定着不良の発生を防止することができる。

そして、本例では、複数の記録材へ連続して画像形成する場合、画像形成のスループットの低下によるユーザビリティ性を損なうことなく、即ち、単位時間当りの画像形成枚数（単位時間当りの定着処理枚数）を所定の値に維持したまま、上述した定着不良を防止することが可能である。

また、連続画像形成ジョブ直後に次の画像形成ジョブが要求された場合、画像形成ジョブの開始信号が入力されてからその画像形成ジョブの１枚目への画像形成終了までの時間、所謂、ファーストプリントタイムを可及的に短くすることができる。

また、加圧ベルトの定着回転体に対する当接時間を極力短くすることが可能となるので、加圧ベルトと定着回転体の定着ニップでの移動速度は完全に一致していない場合などにおいて、加圧ベルトや定着回転体の耐久寿命の低下を防止することができる。

なお、以上では、複数の画像形成ステーションで形成された画像を中間転写体に順次重ねて１次転写し、これを転写材に一括して２次転写する画像形成装置を例に説明したが、本発明を適用できる画像形成装置はこれだけに限らない。例えば、１つの画像形成ステーション、即ち、１つの感光体の周囲に複数（例えば４つ）の現像器を搭載した現像ロータリを回転自在に設け、感光体に形成されたトナー像を中間転写体が複数回転（例えば、４回転）する間に中間転写体に順次重ねて１次転写し、これを転写材に一括して２次転写する画像形成装置においても本発明を適用可能である。

また、以上において、原稿を画像読取部にて読み取りこの読み取った画像情報に基づいて画像を形成する複写機として画像形成装置を使用する場合を例に説明したが、プリンタやＦＡＸとして使用する場合も同様に本発明を適用可能である。この場合、「コピー開始信号の入力を画像形成装置が受ける」ということは、画像形成装置とＬＡＮケーブルにて回線接続されたパーソナルコンピュータなどの外部機器から「画像形成開始信号の入力を画像形成装置が受ける」ことと言い換えることができる。その他の構成も適宜当てはめることで本発明を同様に適用することができる。

本発明にかかる実施例の定着装置を示す図である。本発明にかかる実施例の離間した状態の定着装置を示す図である。本発明にかかる実施例の定着装置の脱着機構を示す概念図である。本発明にかかる実施例の定着装置の離間時の温度推移を示す図である。本発明にかかる実施例の定着装置の圧着時の温度推移を示す図である。コピー時の転写材Ｐ通紙も含めた定着温度推移を示す図である。連続通紙後のコピー開始時の定着温度推移を示す図である。安定温調時における定着温度推移を示す図である。本発明の処理を示すフローチャートである。本発明にかかる実施例の生産性を落とさない場合の定着温度推移を示す図である。定着装置を備えたコピー機の断面図である。加圧ベルトの温度推移を示す図である。

符号の説明

１ヒータ内蔵の定着ローラ
２ヒータ内蔵の駆動ローラ
３ステアリングローラ
４分離ローラ
５加圧ベルト
７定着ローラサーミスタ
８加圧ベルトサーミスタ

Claims

シート上の画像を定着する定着回転体と、
前記定着回転体とニップを形成する加圧ベルトと、
前記定着回転体と前記加圧ベルトとを接触離間させる接離手段と、
前記加圧ベルトの温度を検知する検知手段と、を有する画像形成装置であって、
画像形成を開始する画像形成信号が入力されたときに離間している前記加圧ベルトと前記定着回転体を当接させるタイミングを、前記ニップにシートが到達するまでに、前記加圧ベルトが前記定着回転体によって所定の温度まで昇温されるように、画像形成信号が入力されたときの前記検知手段の検知結果が高温のときに低温のときよりも遅くなるように変更する変更手段と、を有する画像形成装置。
前記変更手段は前記ニップにシートが到着した時点での前記加圧ベルトの温度が前記定着回転体の温度よりも低くなるように前記定着回転体と前記加圧ベルトとを当接させるタイミングを変更することを特長とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記加圧ベルトを加熱するヒータを備えることを特長とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記加圧ベルトはエンドレスベルトであって、前記変更手段は、画像形成信号が入力されたときの前記検知手段の検知結果が第一の温度である場合、シートを給紙した後に離間している前記加圧ベルトと前記定着回転体を当接させるとともに、前記検知結果が前記第一の温度よりも低い第二の温度である場合、離間している前記加圧ベルトと前記定着回転体を当接させた後にシートを給紙するように変更することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。