JP5549906B2

JP5549906B2 - 定着装置、画像形成装置及びカラー画像形成装置

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Publication number: JP5549906B2
Application number: JP2009058207A
Authority: JP
Inventors: 博之国井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2029-03-11
Also published as: US8358945B2; US20100232818A1; JP2010211044A

Description

本発明は、記録媒体を加熱及び加圧して画像を記録媒体に定着させる定着装置、その定着装置を備えた画像形成装置及びカラー画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の電子写真式の画像形成装置には、紙やＯＨＰ等の記録媒体上のトナー画像を定着させる定着装置が備えられている。一般に、画像形成装置が備える定着装置には、記録媒体に熱と圧力とを加え、熱で溶かしたトナーを圧力で記録媒体に付着して定着を行う方式が広く採用されている。この種の定着装置は、ハロゲンヒータやＩＨコイル等の加熱手段によって加熱される定着部材と、その定着部材に所定の圧力で当接する加圧部材とを備える。画像の定着処理を行う場合は、まず、加熱手段によって定着部材を予め設定した温度閾値（以下、定着温度という）にまで加熱するリロード動作（ウォームアップ動作）を行う。そして、リロード動作を完了後、定着部材と加圧部材との間に形成される定着ニップに記録媒体を通過させることにより、記録媒体を加熱及び加圧して画像を定着するようにしている。

ところで、上記定着装置において、画像の定着処理を行う際、記録媒体によって定着部材の熱が奪われるため、連続して多くの画像の定着処理を行うと、定着部材の温度が大きく低下する。この場合、加熱手段によって定着部材を加熱して、定着部材の温度を定着温度まで回復させるが、定着部材の温度を定着温度に回復させるまでは定着処理を行うことができないといった問題があった。

そこで、下記特許文献１に記載の画像形成装置は、印刷枚数が多いときは、連続定着処理による温度低下を考慮して、定着部材の温度を高く設定することにより、定着不良が生じないようにしている。また、印刷枚数が少ないときは、定着部材の温度を低く設定することによって、リロード時間の短縮を図っている。

また、下記特許文献２に記載の定着装置は、用紙サイズ、種類、連続通紙枚数に応じて定着部材と加圧部材との間に付与する加圧力を切り換えることにより、定着部材の温度を可変させてリロード時間を短縮し、かつ定着不良を防止するようにしている。

しかしながら、上記特許文献１の画像形成装置のように、印刷枚数に応じて定着部材の設定温度を変更して連続定着処理を行うと、定着処理を行うにつれ定着部材の温度が次第に低下していくため、最初に処理する記録媒体と最後に処理する記録媒体において供給される熱量が大きく異なってしまい、画像の光沢度や定着性、記録媒体のカール量などに差が生じるといった問題がある。また、上記特許文献２の定着装置のように、用紙情報に基づいて定着部材と加圧部材との間に付与する加圧力を可変する方法は、機構が複雑になると共に、加圧力のばらつきが大きく、光沢ムラなどの画像品質のばらつきが生じる問題がある。

本発明は、斯かる事情に鑑み、定着性の向上とリロード時間の短縮化を図ることができる定着装置、その定着装置を備えた画像形成装置及びカラー画像形成装置を提供しようとするものである。

請求項１の発明は、加熱手段によって加熱される定着部材と、当該定着部材に所定の圧力で当接する加圧部材とを備え、画像が形成された記録媒体を前記定着部材と前記加圧部材との間で加熱及び加圧して画像の定着処理を行う定着装置において、前記定着部材の回転を開始すると同時に前記加熱手段による加熱を開始し、前記定着部材の温度を予め設定した温度閾値になるまで加熱した後、前記定着部材の回転と前記加熱手段の加熱を継続しつつ、前記定着部材の温度を前記温度閾値のまま定着処理開始可能な状態となるまで維持しつつ予備加熱を行うように前記定着部材と前記加熱手段を制御する制御手段と、定着処理が行われる前に記録媒体の情報を取得する記録媒体情報取得手段と、少なくとも前記記録媒体情報取得手段の取得情報から得られる複数の記録媒体の連続定着処理時の熱消費量に基づいて、前記予備加熱を行う予備加熱時間を変更する予備加熱時間可変手段とを備えたものである。

記録媒体の情報に基づいて予備加熱時間を変更することにより、定着処理時の熱消費量に応じて、定着装置の蓄熱を行うことが可能である。定着処理時に多くの熱量を消費する場合は、蓄熱量を多くすることによって、定着処理時の定着部材の温度低下を抑制することができ、定着不良を防止することが可能である。しかも、本発明は、従来のように定着部材の設定温度を変更するのではなく、定着部材の温度を予め設定した温度閾値に維持したまま蓄熱量を変化させるようにしている。これにより、画像の光沢ムラや記録媒体のカール量の不均一等を抑制することができ、定着性の向上を実現することができる。また、定着処理時においてあまり熱量が消費されない場合は、予備加熱時間を短く設定することによって、リロード時間を短縮することが可能である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記加圧部材の温度を検知する加圧部材温度検知手段を備え、当該加圧部材温度検知手段の検知温度と、前記記録媒体情報取得手段の取得情報とに基づいて、前記予備加熱時間可変手段が前記予備加熱時間を変更するように構成したものである。

例えば、定着装置が待機状態に移行した後、あまり時間が経過していない場合などでは、定着装置がある程度蓄熱された状態となっているため、その後のリロードにおける予備加熱時間は少なくて済む。そのため、請求項２に係る定着装置は、記録媒体の情報を取得する以外に、加圧部材の温度を検知することによって、定着装置の蓄熱量を把握することができるようにしている。これにより、加圧部材の温度が高く、蓄熱がある程度されていると把握した場合は、予備加熱時間を短く設定して、リロード時間を短縮することが可能である。

請求項３の発明は、請求項２に記載の定着装置において、記録媒体の温度を検知する記録媒体温度検知手段、又は記録媒体の周辺の環境温度を検知する環境温度検知手段を備え、前記記録媒体温度検知手段又は前記環境温度検知手段の検知温度と、前記加圧部材温度検知手段の検知温度と、前記記録媒体情報取得手段の取得情報とに基づいて、前記予備加熱時間可変手段が前記予備加熱時間を変更するように構成したものである。

記録媒体の温度が高い場合と低い場合とでは、定着処理の際に記録媒体によって奪われる熱量が異なる。記録媒体の温度が高い場合は、定着処理時に奪われる熱量は少なくなるため、予備加熱時間を短く設定してもよい。一方、記録媒体の温度が低い場合は、定着処理時に奪われる熱量は多くなるため、予備加熱時間を長く設定しなければならない。そのため、請求項３に係る定着装置は、記録媒体の温度又は記録媒体の周辺の環境温度を検知し、検知した温度に基づいて予備加熱時間を設定するようにしている。これにより、定着装置をより精度良く蓄熱させることができ、さらなる定着性の向上とリロード時間の短縮化を図ることが可能となる。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置において、前記記録媒体情報取得手段によって取得する情報を、記録媒体の種類、記録媒体のサイズ、連続定着処理枚数の少なくとも１つに関する情報としたものである。

記録媒体の種類、記録媒体のサイズ、連続定着処理枚数の少なくとも１つに関する情報に基づいて、予備加熱時間を変更することにより、画像の光沢ムラや記録媒体のカール量の不均一等を効果的に抑制することが可能となる。

請求項５の発明は、画像形成部と定着部とを備え、前記画像形成部により画像が形成された記録媒体に対して前記定着部にて定着処理を行う画像形成装置において、前記定着部として請求項１から４いずれか１項に記載の定着装置を搭載したものである。

本発明に係る定着装置を画像形成装置に搭載可能である。

請求項６の発明は、異なる色の画像を形成する複数の画像形成部と定着部とを備え、前記画像形成部により画像が形成された記録媒体に対して前記定着部にて定着処理を行うカラー画像形成装置において、前記定着部として請求項１から４いずれか１項に記載の定着装置を搭載したものである。

本発明に係る定着装置をカラー画像形成装置に搭載可能である。

本発明によれば、定着処理時の熱消費量に応じて定着装置の蓄熱を行うことができるので、定着不良を防止することができる。しかも、本発明は、定着部材の温度を予め設定した温度閾値に維持したまま蓄熱量を変化させるようにしているため、画像の光沢ムラや記録媒体のカール量の不均一等を抑制することができる。また、定着処理時においてあまり熱量が消費されない場合は、予備加熱時間を短く設定することによって、リロード時間の短縮化を図ることが可能である。

本発明の定着装置を搭載した画像形成装置の概略構成図である。本発明の定着装置の概略構成図である。本発明と従来発明のそれぞれの定着装置においてリロード制御を行ったときの定着ベルトの温度変化を示すグラフである。本発明の定着装置の処理手順を示すフローチャートである。本発明の定着装置を搭載したカラー画像形成装置の概略構成図である。定着ローラと加圧ベルトを有する定着装置の概略構成図である。定着ローラと加圧ローラを有し、加熱手段として誘導加熱部を適用した定着装置の概略構成図である。可撓性の定着スリーブと加圧ローラを有する定着装置の概略構成図である。定着ベルトと加圧ローラを有する定着装置の概略構成図である。定着ベルトと加圧ベルトを有する定着装置の概略構成図である。

図１は、本発明に係る画像形成装置の実施の一形態を示す概略構成図である。図１に示す本発明の画像形成装置は、画像形成装置本体１００に対して着脱可能に構成された画像形成部としてのプロセスユニット１を備える。プロセスユニット１は、静電潜像担持体としての感光体２と、感光体２の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ３と、感光体２の表面にトナー画像を形成する現像手段としての現像装置４と、感光体２の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード５を有している。

また、画像形成装置は、各感光体２の表面に静電潜像を形成する露光装置７と、感光体２の表面に形成されたトナー画像を記録媒体としての用紙に転写する転写装置６と、記録媒体上の画像を定着する定着装置８（定着部）と、記録媒体を供給する給紙部９を備える。

給紙部９は、複数枚の用紙Ｐを収容した複数の給紙カセット１０、１１と、各給紙カセット１０，１１から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１２，１３等を備えている。画像形成装置本体１００内には、用紙Ｐを給紙部９から装置上部の排紙トレイ１６へ案内するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて転写装置６の搬送方向上流側には、一対のレジストローラ１４が配設され、搬送路Ｒの搬送方向下流端部には、一対の排紙ローラ１５が配設されている。

以下、図１を参照して上記画像形成装置の基本的動作について説明する。
感光体２を図の矢印の方向に回転させ、その感光体２の表面を帯電ローラ３によって均一な高電位に帯電させる。次いで、画像データに基づいて露光装置７から感光体２の表面にレーザビームＬが照射され、照射された部分の電位が低下して静電潜像が形成される。この感光体２の表面に形成された静電潜像の部分に、現像装置４によって帯電させたトナーを静電的に転移させトナー画像を形成（可視画像化）する。

また、複数の給紙カセット１０，１１のうち、１つの給紙カセットから給紙ローラ１２又は１３によって用紙Ｐが搬送路Ｒへ送り出される。送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１４によって一旦停止される。その後、レジストローラ１４の駆動を再開し、感光体２上のトナー画像とタイミング（同期）をとって用紙Ｐを転写装置６へ搬送する。転写装置６によって、感光体２上のトナー画像が用紙Ｐに転写され、用紙Ｐは定着装置８へと送られる。そして、定着装置８によって用紙Ｐが加熱及び加圧され、トナー画像が用紙Ｐ上に定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、排紙ローラ１５によって排紙トレイ１６に排出される。

また、転写行程を経た後の感光体２の表面に残留するトナーは、クリーニングブレード５によって除去され、感光体２の表面は図示しない除電ランプによって除電される。

次に、図２に基づいて、上記画像形成装置に搭載された定着装置８の構成について説明する。
図２に示すように、定着装置８は、主として、定着ローラ３０、定着ベルト３１（定着部材）、加熱ローラ３２、誘導加熱部３３、加圧ロー３４（加圧部材）、サーモスタット３５、ガイド板３６、分離板３７等で構成される。本定着装置は、ＩＨ加熱を用いた２０〜３０秒程度で定着可能温度に達する短時間昇温が可能で、かつ1分当たりの通紙枚数が３０〜５０枚の印刷を可能にした構成になっている。

定着ローラ３０は、外径が３０〜５０ｍｍで、アルミニウムやステンレス鋼（ＳＵＳ）、又は鉄製の芯金３０ａの表面に発泡シリコンゴム等の断熱性の高い弾性層３０ｂが２〜１５ｍｍの厚みで形成されている。定着ローラ３０は、図示しない駆動部によって図２の反時計方向に回転駆動される。弾性層３０ｂに発泡シリコンゴムを用いることで、熱伝導率を小さくし、定着ベルト３１からの熱の移動を防いで見かけ上の熱容量を小さくすることが可能である。

加熱ローラ３２は、外径が１５〜２５ｍｍで、ＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）等の非磁性材料からなる３００〜１０００μｍ厚の円筒体であって、図の反時計方向に回転する。加熱ローラ３２の内部には、フェライト等の強磁性材料からなる内部コア３２ａ（コア部）が設置され、さらに定着ベルト３１と内部コア３２ａとの間に、ステンレス鋼の表面に銅メッキ層が形成された発熱層３２ｂが配設されている。この発熱層３２ｂは、後述するように、交番磁界を受けて渦電流が発生し、この渦電流によってジュール熱が発生してその上に張架された定着ベルト３１を加熱するようになっている。なお、この発熱層３２ｂは、ステンレス鋼の表面に銅メッキ層が形成されたものに限らず、鉄、コバルト、ニッケル、又はこれらの合金等の磁性金属材料、ポリイミド樹脂等に銅、アルミニウム等の良導体のメッキ層を形成したものであっても良い。コア部としての内部コア３２ａは、定着ベルト３１を介して誘導加熱部３３のコイル部３８に対向している。強度を確保した上で加熱ローラ３２の厚みを薄くすることで、熱容量が小さくでき、短時間で所望の温度に昇温できる。

定着ベルト３１は、外径が５０〜８０ｍｍの無端状ベルトであり、加熱ローラ３２と定着ローラ３０とに張架、支持されている。定着ベルト３１は、５０〜２００μｍ厚のポリイミド樹脂等からなるベース層に７０〜３００μｍのシリコンゴム等の弾性層が設けられ、さらに表層には５〜５０μｍの厚さでフッ素化合物等からなる離型層（表面層）が設けられ、多層構造のエンドレスベルトになっている。定着ベルト３１の離型層によって、トナー画像Ｔに対する離型性が担保されている。

誘導加熱部３３は、コイル部３８、コア３９、サイドコア４０、センターコア４１から成るコア部、コイルガイド４２等で構成される。ここで、コイル部３８は、加熱ローラ３２に巻装された定着ベルト３１の一部を覆うように、細線を束ねたリッツ線を幅方向（図２の紙面垂直方向である。）に延設したものである。コイルガイド４２は、耐熱性の高い樹脂材料等からなり、コイル部３８、コア３９、サイドコア４０、センターコア４１を保持する。コア３９、サイドコア４０、センターコア４１は、いずれも、フェライト等の透磁性の高い材料からなる。コア３９は、幅方向に延設されたコイル部３８に対向するように設置されている。サイドコア４０は、コイル部３８の端部に設置されている。センターコア４１は、コイル部３８の中央に設置され、センターコア４１を中心にリッツ線が巻回されてコイル部３８が形成されている。

なお、定着装置８の「コア部」とは、電磁誘導加熱に寄与する対向する双方のコア部をいう。従って、定着装置８のコア部は、誘導加熱部３３のコア３９、サイドコア４０、センターコア４１と、加熱ローラ３２に内設された内部コア３２ａとである。加熱ローラ３２内に内部コア３２ａを設置することで、コア３９と内部コア３２ａとの間に良好な磁界が形成されて、加熱ローラ３２及び定着ベルト３１を効率よく加熱することができる。すなわち、定着装置８の上記「コア部」は定着部材としての定着ベルトを加熱する加熱手段として機能する。

加圧ローラ３４は、直径３０〜５０ｍｍで、ＦｅやＡｌ、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等の芯金３４ａ上に１〜１０ｍｍのフッ素ゴムやシリコンゴム等の弾性層３４ｂを形成しており、さらに最外層には５〜５０μｍの厚さでフッ素化合物等からなる離型層３４ｃで構成される。加圧ローラ３４は、定着ベルト３１を介して定着ローラ３０に圧接して定着ニップＮを形成している。

定着ベルト３１と加圧ローラ３４との当接部（定着ニップＮ）の入口側には、用紙Ｐを案内するガイド板３６が配設されている。定着ベルト３１と加圧ローラ３４との当接部（定着ニップＮ）の出口側には、用紙Ｐを案内すると共に用紙Ｐを定着ベルト３１から分離させる分離板３７が配設されている。

加熱ローラ３２の外周面の一部には、サーモスタット３５が当接されている。サーモスタット３５で検知した加熱ローラ３２の温度が所定の温度を超えた場合には、サーモスタット３５によって誘導加熱部３３への通電が切断され、誘導加熱部３３による定着ベルト３１の加熱を停止する。また、定着ベルト３１上には温度検知手段（定着部材温度検知手段）としてのサーミスタ４３が設置されていて、定着ベルト３１上の表面温度を直接的に検知して温度の制御を行っている。なお、温度検知手段としては、非接触で定着ベルト３１の温度を検知するサーモパイルを用いることもできる。このように構成された定着装置８は、次のように動作する。

まず、定着ベルト３１の温度を予め設定した温度閾値（以下、定着温度という）まで加熱して定着処理可能な状態にするためのリロード制御が開始される。具体的には、定着ローラ３０の回転駆動によって、定着ベルト３１は図２中の矢印方向に周回すると共に、加熱ローラ３２の円筒体も反時計方向に回転して、加圧ローラ３４も矢印方向に回転する。定着ベルト３１は、通電された誘導加熱部３３によって加熱される。詳しくは、コイル部３８に高周波の交番電流を流すことで、コア３９と内部コア３２ａとの間に磁力線が双方向に交互に切り替わるように形成される。このとき、加熱ローラ３２の発熱層３２ｂの表面に渦電流が生じて、発熱層３２ｂの電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱によって、加熱ローラ３２に巻装された定着ベルト３１が加熱される。定着ベルト３１の温度は、サーミスタ４３によって検知され、その検知された温度に基づいて定着ベルト３１の温度が定着温度に到達したか否かを判断する。

定着ベルト３１の温度が定着温度に到達し、リロードが完了した場合、トナー画像Ｔが転写された用紙Ｐを定着ニップＮに侵入させ、定着ニップＮにおいて用紙Ｐ上のトナー画像Ｔを加熱して溶融させる。詳しくは、先に説明した作像プロセスを経てトナー画像Ｔを担持した用紙Ｐが、ガイド板３６に案内されながら定着ベルト３１と加圧ローラ３４との間の定着ニップＮに送入される。そして、定着ベルト３１から受ける熱と加圧ローラ３４から受ける圧力とによってトナー画像Ｔが用紙Ｐに定着されて、用紙Ｐは定着ベルト３１と加圧ローラ３４との間から送り出される。

本発明の実施例１に係る定着装置について説明する。
図３は、本発明の定着装置のリロード制御を行ったときの定着ベルトの温度変化を示すグラフである。図３において、実線は本発明のリロード制御における温度変化を示し、一点鎖線は本発明と比較するための従来発明のリロード制御における温度変化を示す。図３に示す従来発明のリロード制御は、連続定着処理による温度低下を考慮して、定着ベルトの温度を所定の定着温度Ｔｆよりも高い温度Ｔｕｐまで加熱してから、定着処理を開始する。これに対し、本発明のリロード制御は、定着ベルトを定着温度Ｔｆまで昇温させた後、その定着ベルトの温度を維持しつつさらに加熱する予備加熱を行ってから、定着処理を開始するように構成されている。このリロード制御を行う制御手段は、例えば、定着装置を含む画像形成装置の全体動作を統括制御する制御装置等によって構成される。

また、本発明の定着装置は、定着処理を行う前に用紙の情報を取得する用紙情報取得手段（記録媒体情報取得手段）と、その用紙情報取得手段の取得情報に基づいて、上記予備加熱を行う予備加熱時間（Ｐｔ）を変更する予備加熱時間可変手段を備える。予備加熱時間可変手段は、例えば、誘導加熱部への通電を制御する制御装置等によって構成される。上記用紙情報取得手段は、ユーザが画像形成装置のコントロールパネルに入力した用紙種類や印刷枚数（連続定着処理枚数）に関する入力情報を取得する装置、用紙サイズを検知するセンサ等によって構成されている。

図４は、本発明の実施例１に係る定着装置の処理手順を示すフローチャートである。図４に示すように、画像形成装置の電源をＯＮにした場合、又は待機モードから復帰する場合は、定着装置のリロードが開始される。具体的には、上述のように、定着ローラ３０の回転駆動が開始されると同時に、誘導加熱部３３の加熱が開始される。次いで、上記用紙情報取得手段によって、印刷予約がされているが否かの確認を行う（図４のＳ１）。ここで、印刷予約がされている場合は、用紙情報取得手段が、印刷枚数、用紙種類、用紙サイズに関する情報を取得する（図４のＳ２）。そして、用紙情報取得手段が取得した情報と、下記表１に示す「予備加熱時間決定テーブル」に基づいて、上記予備加熱時間可変手段が予備加熱時間を決定する（図４のＳ３）。

上記表１において、（Ａ）は用紙サイズに基づく印刷枚数の算定テーブル、（Ａ）は印刷枚数に基づく予備加熱時間の決定テーブル、（Ｃ）は用紙種類に基づく予備加熱時間の決定テーブルを示している。詳しくは、表１（Ａ）では、用紙サイズがＡ４サイズ以下の場合、印刷枚数は用紙情報取得手段が取得した（実際の）印刷枚数とされ、用紙サイズがＡ４を越えるサイズである場合は、印刷枚数は用紙情報取得手段が取得した印刷枚数の２倍の枚数とされる。また、表１（Ｂ）では、印刷枚数が５枚未満の場合、６枚以上であって１０枚以下の場合、１０枚を越える場合は、それぞれ５ｓｅｃ、１０ｓｅｃ、２０ｓｅｃが予備加熱時間とされる。また、表１（Ｃ）は、用紙が普通紙の場合、予備加熱時間の追加は無いが、中厚紙の場合や、厚紙の場合は、それぞれ５ｓｅｃ、１０ｓｅｃが予備加熱時間として追加されることを示す。

例えば、Ａ３サイズの普通紙を３枚連続して印刷する場合は、用紙サイズがＡ３サイズであるので、表１（Ａ）に基づき印刷枚数は３枚×２＝６枚とされる。次いで、印刷枚数が６枚とされた場合、表１（Ｂ）に基づいて、予備加熱時間は１０ｓｅｃとされる。また、用紙種類は普通紙であるため、表１（Ｃ）に基づく用紙種類による予備加熱時間の追加はない。従って、この場合、予備加熱時間は１０ｓｅｃと決定される。

そして、定着ベルトの温度が定着温度（Ｔｆ）に到達した後、さらに１０ｓｅｃ間、定着ローラを回転駆動させつつ誘導加熱部によって発熱させて予備加熱を行い、定着装置のリロードが完了する（図４のＳ４）。その後、予約されていた印刷が開始され（図４のＳ５）、印刷完了後、定着装置は待機モードに移行する。

また、上記印刷予約がされているが否かの確認を行ったとき（図４のＳ１）、印刷予約がされていない場合は、予め設定されている予備加熱時間（固定値）としての２０ｓｅｃが設定される（図４のＳ６）。そして、その設定した時間だけ予備加熱された後、待機状態に移行する。

上記表１から分かるように、本発明の実施例１に係る定着装置は、印刷枚数が多い場合、用紙サイズが大きい場合、用紙厚さが厚い場合は、定着処理によって定着ベルトから奪われる熱量が多くなるため、予備加熱時間を長く設定することにより蓄熱量を多くしている。ここでいう「蓄熱量」とは、定着部材としての定着ベルトの蓄熱量、加圧部材としての加圧ローラの蓄熱量、及びこれらの周辺部材の蓄熱量等を含む。これにより、多くの用紙を連続印刷しても定着ベルトの温度低下を抑制することができ、定着不良を防止することができる。また、図３に示すように、本発明は、従来発明と異なり、連続印刷における最初の用紙から最後の用紙までほぼ同じ定着温度で定着処理を行うことができるため、画像の光沢ムラや用紙カール量の不均一等の不具合を抑制することが可能である。一方、印刷枚数が少ない場合は、定着処理によって奪われる熱量が少ないため、予備加熱時間を短くして、リロード時間を短縮することが可能である。

本発明の実施例２に係る定着装置は、加圧ローラの温度を検知する加圧部材温度検知手段を備える。具体的には、図２示すように、加圧ローラ３４の外周面の一部には、加圧部材温度検知手段としてのサーミスタ４４が当接されている。なお、加圧ローラ３４の温度検知手段は、非接触で温度を検知するサーモパイルであってもよい。

以下の表２に示すように、本発明の実施例２は、予備加熱時間を決定するための「予備加熱時間決定テーブル」の要素として、上記サーミスタ４４で検知した加圧ローラの温度を加えている。詳しくは、表２（Ｄ）に示すように、加圧ローラの温度が３０℃未満の場合は、予備加圧時間の決定に影響は無いが、３０℃以上であって６０℃以下の場合、６０℃を越える場合は、それぞれ予備加圧時間が−３ｓｅｃ、−１０ｓｅｃとされる。なお、表２において、（Ａ）〜（Ｃ）は上記実施例１で説明した表１と同様である。つまり、実施例２に係る定着装置は、用紙情報取得手段の取得情報と、加圧部材温度検知手段の検知温度に基づいて、予備加熱時間可変手段が予備加熱時間（Ｐｔ）を変更するように構成されている。

上記表２に基づいて、予備加熱温度を決定する方法について説明する。例えば、Ａ３サイズの普通紙を３枚連続して印刷する場合に、加圧ローラの温度が５０℃であったとする。用紙サイズがＡ３サイズであるので、表２（Ａ）に基づき印刷枚数は３枚×２＝６枚とされる。そして、印刷枚数が６枚とされた場合、表２（Ｂ）に基づいて、予備加熱時間は１０ｓｅｃとされる。なお、用紙種類は普通紙であるため、表２（Ｃ）に基づく用紙種類による予備加熱時間の追加はない。さらに、このときの加圧ローラの温度が５０℃であるので、表２（Ｄ）に基づいて、予備加熱時間が−３ｓｅｃとされる。従って、この場合、予備加熱時間は１０ｓｅｃ−３ｓｅｃ＝７ｓｅｃと決定される。

また、別の例として、Ａ４サイズの普通紙を２枚連続して印刷する場合に、加圧ローラの温度が８０℃であったとする。用紙サイズがＡ４サイズであるので、表２（Ａ）に基づき印刷枚数はそのままの２枚とされる。印刷枚数が２枚である場合は、表２（Ｂ）に基づいて予備加熱時間は５ｓｅｃとされる。なお、この場合も、用紙種類は普通紙であるため、表２（Ｃ）に基づく用紙種類による予備加熱時間の追加はない。さらに、このときの加圧ローラの温度が８０℃であるので、表２（Ｄ）に基づいて、予備加熱時間が−１０ｓｅｃとされる。従って、この場合、予備加熱時間は５ｓｅｃ−１０ｓｅｃ＝−５ｓｅｃと算出されるが、予備加熱時間が０ｓｅｃ未満となった場合は０ｓｅｃとして決定する。

そして、実施例２に係る定着装置においても、上記決定された予備加圧時間に基づいて予備加熱を行い、定着装置のリロードが完了する。なお、実施例２に係る定着装置の基本的な処理手順は、図４のフローチャートにおいて説明した実施例１と同様である。また、実施例２に関する上記説明した構成以外の構成についても実施例１と同様であるので、詳しい説明は省略する。

実施例２に係る定着装置は、上記実施例１と同様に、定着処理によって定着ベルトから奪われる熱量が多くなる場合は、予備加熱時間を長く設定することにより蓄熱量を多くして、定着不良を防止するようにしている。しかしながら、定着装置が待機状態に移行した後、あまり時間が経過していない場合などでは、定着装置がある程度蓄熱された状態となっているため、その後のリロードにおける予備加熱時間は少なくて済む。そのため、実施例２に係る定着装置は、用紙情報を取得する以外に、加圧ローラの温度を検知することによって、定着装置の蓄熱量を把握することができるようにしている。これにより、加圧ローラの温度が高く、蓄熱がある程度されていると把握した場合は、予備加熱時間を短く設定して、リロードに必要な時間を短縮することが可能である。

本発明の実施例３に係る定着装置は、上記実施例２と同様に、加圧ローラの温度を検知する加圧部材温度検知手段を備える。さらに、実施例３に係る定着装置は、用紙の周辺環境温度を検知する環境温度検知手段も備えている。環境温度検知手段は、例えば、図１の給紙カセット１１の近傍に配設された環境温度センサ４５であり、この環境温度センサ４５によって、各給紙カセット１０，１１に収容された用紙の周辺環境の温度を検知する。

以下の表３に示すように、本発明の実施例３は、予備加熱時間を決定するための「予備加熱時間決定テーブル」の要素として、さらに用紙の周辺環境温度を加えている。詳しくは、表３（Ｅ）に示すように、環境温度が１５℃未満の場合は、予備加熱時間を３ｓｅｃ追加する。また、環境温度が１５℃以上であって３０℃以下の場合は、予備加圧時間の決定に影響は無いが、３０℃を越える場合は、予備加圧時間が−３ｓｅｃとされる。なお、表３において、（Ａ）〜（Ｄ）は上記実施例２で説明した表２と同様である。つまり、実施例３に係る定着装置は、用紙情報取得手段の取得情報と、加圧部材温度検知手段の検知温度と、環境温度検知手段の検知温度に基づいて、予備加熱時間可変手段が予備加熱時間（Ｐｔ）を変更するように構成されている。

上記表３に基づいて、予備加熱温度を決定する方法について説明する。例えば、Ａ４サイズの普通紙を３枚連続して印刷する場合に、加圧ローラの温度が２５℃、用紙の周辺環境の温度が１３℃であったとする。用紙サイズがＡ４サイズであるので、表３（Ａ）に基づき印刷枚数はそのままの３枚とされる。印刷枚数が３枚である場合、表３（Ｂ）に基づいて、予備加熱時間は５ｓｅｃとされる。用紙種類は普通紙であるため、表３（Ｃ）に基づく用紙種類による予備加熱時間の追加はない。また、このときの加圧ローラの温度が２５℃であるため、表３（Ｄ）に基づく予備加熱時間の追加もない。しかし、環境温度は１３℃となっているので、表３（Ｅ）に基づいて、予備加熱時間が３ｓｅｃ追加される。従って、この場合、予備加熱時間は５ｓｅｃ＋３ｓｅｃ＝８ｓｅｃと決定される。

そして、実施例３に係る定着装置においても、上記決定された予備加圧時間に基づいて予備加熱を行い、定着装置のリロードが完了する。なお、実施例３に係る定着装置の基本的な処理手順は、図４のフローチャートにおいて説明した実施例１と同様である。また、実施例３に関する上記説明した構成以外の構成については、実施例２と同様であるので、詳しい説明は省略する。

実施例３に係る定着装置も、上記実施例１及び２と同様に、定着処理によって定着ベルトから奪われる熱量が多くなる場合は、予備加熱時間を長く設定することにより蓄熱量を多くして、定着不良を防止するようにしている。また、実施例３に係る定着装置は、実施例２と同様に、加圧ローラの温度を検知することによって、定着装置の蓄熱量を把握することができるため、蓄熱がある程度されていると把握した場合は、予備加熱時間を短くして、リロードに必要な時間を短縮することが可能である。

一般に、用紙の温度が高い場合と低い場合とでは、定着処理の際に定着ベルトから奪われる熱量が異なる。用紙の温度が高い場合は、定着処理の際に定着ベルトから奪われる熱量は少なくなるため、予備加熱時間を短く設定してもよい。一方、用紙の温度が低い場合は、定着処理の際に定着ベルトから奪われる熱量は多くなるため、予備加熱時間を長く設定しなければならない。そのため、実施例３に係る定着装置は、用紙の周辺環境の温度も検知して用紙の温度を推測し、検知した環境温度に基づいて、予備加熱時間を設定するようにしている。これにより、定着装置をより精度良く蓄熱させることができ、さらなる定着性の向上とリロード時間の短縮化を図ることが可能となる。

なお、実施例３に係る定着装置を搭載した画像形成装置において、上記環境温度検知手段の代わりに、用紙の温度を直接検知する用紙温度検知手段（記録媒体温度検知手段）を設けてもよい。また、上記予備加熱時間の変更は、印刷枚数（連続定着処理枚数）、用紙の種類・サイズ・重さ（坪量）、加熱ローラの温度、用紙周辺の環境の温度又は用紙温度のうち、少なくとも１つの条件に基づいて行うようにしてもよい。

以上のように、本発明によれば、用紙情報等に基づいて予備加熱時間を変更することにより、定着処理時の熱消費量に応じて、定着装置の蓄熱を行うことが可能である。定着処理時に多くの熱量を消費する場合は、蓄熱量を多くすることによって、定着処理時の定着部材の温度低下を抑制することができ、定着不良を防止することができる。しかも、本発明は、従来のように定着部材の設定温度を変更するのではなく、定着部材の温度を所定の定着温度に維持したまま蓄熱量を変化させるようにしている。これにより、画像の光沢ムラや用紙カール量の不均一等の不具合を抑制することができ、定着性の向上を実現することができる。また、定着処理時においてあまり熱量が消費されない場合は、予備加熱時間を短く設定することによって、リロード時間を短縮することが可能である。

以上、本発明の各実施例について説明したが、本発明の定着装置は、カラー画像形成装置にも搭載可能である。図５は、本発明の定着装置を搭載したカラー画像形成装置の概略構成図である。図５に示す画像形成装置は、異なる色の画像を形成する複数の画像形成部としての４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋを備えている。各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは、像担持体としての感光体２０と、感光体２０の表面を帯電させる帯電手段としての帯電ローラ２１と、感光体２０の表面にトナーを供給する現像手段としての現像装置２２と、感光体２０の表面をクリーニングするクリーニング手段としてのクリーニングブレード２３等を有し、画像形成装置本体２００に対して着脱可能に構成されている。

また、この画像形成装置は、各感光体２０の表面を露光する露光手段としての露光装置２４と、中間転写ベルト２５等を有する転写装置と、用紙Ｐを収容した給紙カセット２６等を有する給紙部と、定着装置２７（定着部）を備える。中間転写ベルト２５の内周面には、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ１８が配設されている。また、中間転写ベルト２５の外周面には、二次転写手段としての二次転写ローラ１９が配設してある。

ここで、上記定着装置２７は、互いに圧接された定着部材としての定着ローラ２８と加圧部材としての加圧ローラ２９を有するものである。このような定着装置においても、上述の本発明のリロード制御を適用可能である。

以下、図５に示す画像形成装置の基本的動作について説明する。
画像形成動作が開始されると、各プロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋの感光体２０が図示しない駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体２０の表面が帯電ローラ２１によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体２０の表面には、露光装置２４からレーザ光がそれぞれ照射されて、それぞれの感光体２０の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体２０に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体２０上に形成された静電潜像に、各現像装置２２によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として可視像化される。

中間転写ベルト２５が図の矢印で示す方向に走行駆動され、各感光体２０に形成された各色のトナー画像が一次転写ローラ１８の位置で中間転写ベルト２５上に順次重ね合わせて転写される。かくして中問転写ベルト２５はその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。

また、中間転写ベルト２５上のトナー画像とタイミングをとって、給紙カセット２６から用紙Ｐが送り出される。そして、二次転写ローラ１９の位置で、中間転写ベルト２５上のトナー画像が用紙Ｐに一括して転写される。トナー画像が転写された用紙Ｐは定着手段２７へと搬送され、定着ローラ２８と加圧ローラ２９によって用紙Ｐに熱と圧力が加えられてトナー画像が定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、機外のストック部に排出される。

以上の説明は、フルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つのプロセスユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つのプロセスユニットを使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

また、本発明のリロード制御を適用可能な定着装置は、上述のものに限らない。例えば、図６〜図１０に示す定着装置に本発明のリロード制御を適用することも可能である。

図６に示す定着装置は、定着部材としての定着ローラ５０と、定着ローラ５０を加熱する加熱手段としてのヒータ５３と、加圧部材としての無端状の加圧ベルト５１と、加圧ベルト５１を定着ローラ５０に対して所定の圧力で当接させる加圧パッド５２等を備えている。この定着装置によって定着処理を行う場合は、本発明のリロード制御によってヒータ５３を発熱させて定着ローラ５０を加熱し、リロード完了後、定着ローラ５０と加圧ベルト５１との圧接部（定着ニップ）に、未定着のトナー画像Ｔが形成された用紙Ｐを通過させることによって、用紙Ｐを加熱及び加圧しトナー画像Ｔを定着させる。

図７に示す定着装置は、定着部材としての定着ローラ５４と、定着ローラ５４を加熱する加熱手段としての誘導加熱部（ＩＨコイル）５６と、加圧部材としての加圧ローラ５５等を備える。この定着装置によって定着処理を行う場合は、本発明のリロード制御によって誘導加熱部５６に通電することによって定着ローラ５４を加熱し、リロード完了後、定着ローラ５４と加圧ローラ５５との圧接部（定着ニップ）に、未定着のトナー画像Ｔが形成された用紙Ｐを通過させることによって、用紙Ｐを加熱及び加圧しトナー画像Ｔを定着させる。

図８に示す定着装置は、定着部材としての可撓性を有する無端ベルト状の定着スリーブ５７と、定着スリーブ５７を加熱する加熱手段としてのヒータ５９と、そのヒータ５９を保持するヒータホルダ６０と、加圧部材としての加圧ローラ５８等を備える。この定着装置によって定着処理を行う場合は、本発明のリロード制御によってヒータ５９を発熱させて定着スリーブ５７を加熱し、リロード完了後、定着スリーブ５７と加圧ローラ５８との圧接部（定着ニップ）に、未定着のトナー画像Ｔが形成された用紙Ｐを通過させることによって、用紙Ｐを加熱及び加圧しトナー画像Ｔを定着させる。

図９に示す定着装置は、ヒータ６１を内蔵した加熱ローラ６２と、定着パッド６３と、定着パッド６３と加熱ローラ６２に掛け渡された定着部材としての定着ベルト６４と、ヒータ６５を内蔵する加圧部材としての加圧ローラ６６等を備える。加圧ローラ６６は、定着パッド６３に対向した位置で、定着ベルト６４に対して所定の圧力で当接している。この定着装置によって定着処理を行う場合は、本発明のリロード制御によって２つのヒータ６１，６５を発熱させて定着ベルト６４及び加圧ローラ６６を加熱し、リロード完了後、定着ベルト６４と加圧ローラ６６との圧接部（定着ニップ）に、未定着のトナー画像Ｔが形成された用紙Ｐを通過させることによって、用紙Ｐを加熱及び加圧しトナー画像Ｔを定着させる。

図１０に示す定着装置は、複数のローラ６７，６８及び案内部材６９に掛け渡された定着部材としての定着ベルト７０と、複数のローラ７１，７２及び案内部材７３に掛け渡された加圧部材としての加圧ベルト７４等を備える。加圧ベルト７４は、ローラ７１によって定着ベルト７０に所定の圧力で当接している。また、ローラ６７，７１にはそれぞれ加熱手段としてのヒータ７５，７６が内蔵されている。この定着装置によって定着処理を行う場合は、本発明のリロード制御によって２つのヒータ７５，７６を発熱させて定着ベルト７０及び加圧ベルト７４を加熱し、リロード完了後、定着ベルト７０と加圧ベルト７４との圧接部（定着ニップ）に、未定着のトナー画像Ｔが形成された用紙Ｐを通過させることによって、用紙Ｐを加熱及び加圧しトナー画像Ｔを定着させる。

８定着装置
３１定着ベルト（定着部材）
３４加圧ローラ（加圧部材）
４３サーミスタ（定着部材温度検知手段）
４４サーミスタ（加圧部材温度検知手段）
４５環境温度センサ（環境温度検知手段）
Ｐ用紙（記録媒体）
Ｔ画像

特開２００３−１８６３４６号公報特開２００１−２８２０４１号公報

Claims

加熱手段によって加熱される定着部材と、当該定着部材に所定の圧力で当接する加圧部材とを備え、画像が形成された記録媒体を前記定着部材と前記加圧部材との間で加熱及び加圧して画像の定着処理を行う定着装置において、
前記定着部材の回転を開始すると同時に前記加熱手段による加熱を開始し、前記定着部材の温度を予め設定した温度閾値になるまで加熱した後、前記定着部材の回転と前記加熱手段の加熱を継続しつつ、前記定着部材の温度を前記温度閾値のまま定着処理開始可能な状態となるまで維持しつつ予備加熱を行うように前記定着部材と前記加熱手段を制御する制御手段と、定着処理が行われる前に記録媒体の情報を取得する記録媒体情報取得手段と、少なくとも前記記録媒体情報取得手段の取得情報から得られる複数の記録媒体の連続定着処理時の熱消費量に基づいて、前記予備加熱を行う予備加熱時間を変更する予備加熱時間可変手段とを備えたことを特徴とする定着装置。
前記加圧部材の温度を検知する加圧部材温度検知手段を備え、当該加圧部材温度検知手段の検知温度と、前記記録媒体情報取得手段の取得情報とに基づいて、前記予備加熱時間可変手段が前記予備加熱時間を変更するように構成した請求項１に記載の定着装置。
記録媒体の温度を検知する記録媒体温度検知手段、又は記録媒体の周辺の環境温度を検知する環境温度検知手段を備え、前記記録媒体温度検知手段又は前記環境温度検知手段の検知温度と、前記加圧部材温度検知手段の検知温度と、前記記録媒体情報取得手段の取得情報とに基づいて、前記予備加熱時間可変手段が前記予備加熱時間を変更するように構成した請求項２に記載の定着装置。
前記記録媒体情報取得手段によって取得する情報を、記録媒体の種類、記録媒体のサイズ、連続定着処理枚数の少なくとも１つに関する情報とした請求項１から３のいずれか１項に記載の定着装置。
画像形成部と定着部とを備え、前記画像形成部により画像が形成された記録媒体に対して前記定着部にて定着処理を行う画像形成装置において、
前記定着部として請求項１から４いずれか１項に記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。
異なる色の画像を形成する複数の画像形成部と定着部とを備え、前記画像形成部により画像が形成された記録媒体に対して前記定着部にて定着処理を行うカラー画像形成装置において、
前記定着部として請求項１から４いずれか１項に記載の定着装置を搭載したことを特徴とするカラー画像形成装置。