JP6818453B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファックス、それらの複合機能機等の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、帯電、露光、現像、転写、定着の各工程を介してトナー像を記録材（以下、用紙と記す）に形成して画像形成物を得るプロセスが一般的である。定着装置（画像加熱装置）としては様々なものがあるが、熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりが速いオンデマンド方式として、熱容量の小さい定着ベルト（フィルム）を介して加熱するベルト加熱方式の定着装置、すなわちベルト定着装置が提案されている。

ベルト定着装置では、固定支持された加熱体としての例えばセラミックヒータ（以下、ヒータと記す）と、該ヒータと摺動する伝熱部材としての例えば耐熱性樹脂ベルト（以下、定着ベルトと記す）を有する。また、ベルト定着装置は、該定着ベルトを介して前記ヒータに圧接してトナー像加熱定着領域としての定着ニップ部を形成する加圧部材としての弾性加圧ローラを有する。そして、ベルト定着装置は、定着ニップ部の定着ベルトと加圧ローラとの間で未定着トナー像を担持した用紙を挟持搬送させて定着ベルトを介したヒータからの熱により未定着トナー像を用紙上に加熱溶融定着させるものである。

さらに近年、画像形成装置の省エネルギー化や高速化といったニーズに応じるため、ＩＨ方式（誘導加熱方式）の定着装置が提案されている。ＩＨ方式の定着装置は、被加熱体（加熱媒体）としての定着回転体を加熱するための手段として励磁コイルによる磁界によって定着回転体に設けた薄肉発熱層に渦電流を発生させジュール熱により発熱させる方式である。

この方法は熱発生源が定着回転体そのものであり、ニップ部に至るまで介在する部材が少ない。そのため、従来のハロゲンランプを用いた熱ローラ方式に比して、定着装置の起動時に定着回転体表面の温度が定着に適当な温度になるまでに要する時間が短くできるという特徴がある。また、熱発生源からトナー溶融箇所ヘの熱伝達経路が短く単純であるため熱効率が高いという特徴もある。

ＩＨ方式の定着装置は励磁コイルからなる磁束発生手段と、発熱層を含む定着回転体と、磁性体コアから構成されている。ＩＨによる加熱の速さとオンデマンド方式の低熱容量を組み合わせ、さらに定着装置の立ち上げ時間を早くした定着装置も提案されてきている。

低熱容量方式の定着装置においては、加熱媒体である定着回転体を薄肉化するのに伴い、定着回転体の長手方向、すなわち通紙方向と直交する方向への熱移動がスムーズでなくなる傾向がある。このため、複写機などで頻繁に発生する、最大通紙幅よりも幅狭の小形サイズの用紙を連続で通紙するモードの場合などでは、非通紙領域における定着回転体の温度が温調温度よりも上昇する。これにより、定着回転体の通紙領域における温度と、非通紙領域における温度との温度差が極めて大きくなってしまうという問題（非通紙部昇温）があった。

これに対し、特許文献１に開示されているように、加熱ローラに当接する加圧ローラに、加圧ローラの長手の温度を均一にする目的で中空筒状のアルミニウム製ローラ（以下、均熱ローラと呼ぶ）を押圧させるように配置した定着装置が提案されている。これによれば、加圧ローラの熱が均熱ローラに沿って移動することにより、加圧ローラひいては加熱ローラの長手方向における表面温度の均一化が図られる。

また、通紙開始当初は加圧ローラの保持する熱量も十分に大きくない。そこで、加圧ローラの急激な温度低下を防止するため、加圧ローラが十分に熱量を保持してから均熱ローラを当接させることができる様に、均熱ローラが加圧ローラに対して脱着可能に設けられている。

特開２０１４−５２４５２号公報

定着装置のユニット立ち上げ時に、装置に導入（通紙使用）される用紙が、加圧ローラ側に接する面に既に画像形成されている用紙である場合には、その画像面に加圧ローラの放熱による光沢段差や、表面傷の転写等の光沢ムラが発生することがわかった。この現象は、特に、用紙が非コート紙で坪量が比較的大きい厚紙で発生することがわかった。

本発明は上記の課題を鑑みて提案されたものであり、その目的とするところは、加圧回転体の放熱による光沢段差や、表面傷の転写等の光沢ムラが発生を防止することができる画像形成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の一実施形態に係る画像形成装置は、記録材を載置する載置部と、前記載置部より搬送されてきた記録材にトナー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トナー像を記録材に加熱定着する加熱回転体と、前記加熱回転体と記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧回転体とを有する定着部と、前記加圧回転体を冷却する冷却部と、表示部と、一方の面にトナー像が定着済みの記録材を前記載置部に載置して、他方の面にトナー像を形成し定着する画像形成モードを実行する実行部と、前記表示部に表示され、前記画像形成モードを選択する選択部と、を備え、前記実行部は、前記選択部で前記画像形成モードが選択されて画像形成を行う場合に、画像形成動作を開始する前に、前記冷却部により前記加圧回転体を冷却しながら、前記加熱回転体と前記加圧回転体とを回転させて前記定着部を立ち上げる動作を行う、ことを特徴とする。
また、本発明の一実施形態に係る画像形成装置は、記録材を載置する載置部と、前記載置部より搬送されてきた記録材にトナー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トナー像を記録材に加熱定着する加熱回転体と、前記加熱回転体と記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧回転体とを有する定着部と、前記加圧回転体を冷却する冷却部と、表示部と、一方の面にトナー像が定着済みの記録材を前記載置部に載置して、他方の面にトナー像を形成し定着する画像形成モードを実行する実行部と、前記表示部に表示され、前記画像形成モードを選択する選択部と、一方の面にトナー像が定着済みの記録材の種類を選択する記録材選択部と、を備え、前記実行部は、前記選択部で前記画像形成モードが選択され、前記記録材選択部で所定の坪量以上の記録材が選択されて画像形成を行う場合に、画像形成動作を開始する前に、前記冷却部により前記加圧回転体を冷却しながら、前記加熱回転体と前記加圧回転体とを回転させて前記定着部を立ち上げる動作を行う、ことを特徴とする。

本発明によれば、手差し両面形態の画像形成モードの実行時における加圧回転体の放熱による光沢段差や、表面傷の転写等の光沢ムラが発生を防止することができる。

実施例１における制御フローチャート 実施例１における画像形成装置の構成模式図 定着装置の要部の横断右側面模式図 同装置の要部の正面模式図 （ａ）はコイルユニットの斜視模式図、（ｂ）はベルトユニットの内部アセンブリの斜視模式図 （ａ）と（ｂ）はそれぞれ一端側と他端側のフランジ部材およびこれらが嵌着されるステーの一端部と他端部の斜視模式図 定着ベルトの層構成を示す断面模式図 加圧ローラの形状図（クラウン量の説明図） 定着装置の主要構成部材の長さ寸法との温度センサの位置関係を示した図 制御系統のブロック図 表示部に表示される用紙設定画面の一例の模式図 実施例１の制御の効果を説明するための図 実施例２における制御フローチャート 実施例３における制御フローチャート 用紙の坪量が小さいときと、大きいときの熱の伝わり方を説明する図 実施例４における制御フローチャート

《実施例１》
［画像形成装置］
図２は本実施例における画像形成装置の構成模式図である。この画像形成装置１００は、装置本体１０１の上部にリーダ部１０２が搭載されている、タンデム方式−中間転写方式のフルカラー電子写真複写機である。

リーダ部１０２は原稿台ガラス１０３と、これに載置された原稿を走査して画像を光電読取りするＣＣＤセンサユニット１０４を有している。このユニット１０４により得られた画像信号はリーダ画像処理部２０１からプリンタ制御部２００に送られ、装置本体１０１側の画像形成部に合わせた画像処理がなされる。制御部２００には操作部２０２からも各種の情報が入力される。

装置本体１０１は、それぞれ、イエロー（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、ブラック（Ｂｋ）色のトナー像を形成する４つの作像部ＵＹ、ＵＭ、ＵＣ、ＵＢｋを有する。各作像部は、それぞれ、感光ドラム１０５、帯電器１０６、レーザスキャナ１０７、現像器１０８、一次転写ローラ１０９、ドラムクリーナ１１０を有する。なお、図の煩雑を避けるため作像部ＵＹ以外の作像部ＵＭ、ＵＣ、ＵＢｋにおけるこれらの機器に対する符号の記入は省略した。また、これら作像部の電子写真プロセスや作像動作は公知であるからその説明は割愛する。

各作像部のドラム１０５から回動する中間転写ベルト１１１に対して各色のトナー像が所定に重畳されて一次転写される。これによりベルト１１１上に４色重畳のトナー像が形成される。

一方、用紙を載置する載置部としての給紙カセット１１２又は１１３、もしくは手差しトレー１２２から記録材（シート：以下、用紙あるいは紙と記す）Ｐが一枚宛給送される。その用紙Ｐが搬送路（シートパス）１１４を通ってレジストローラ対１１５により所定の制御タイミングでベルト１１１と二次転写ローラ１１６との圧接部である二次転写ニップ部に導入される。これにより、用紙Ｐの一面に対してベルト１１１上の４色重畳のトナー像が一括して二次転写される。本実施例の画像形成装置においては上記の装置構成部が載置部より搬送されてきた用紙にトナー像を形成する画像形成部である。を有する。

その用紙Ｐが画像加熱装置である定着装置（定着部）３００に導入されて加熱・加圧されることで未定着のトナー像が溶融軟化して固着像として定着（熱定着：画像加熱処理）される。そして、画像形成ジョブが片面モードの指定である場合には、定着装置３００を出た、一面に対する画像形成済の用紙Ｐが排出トレー１１７上に排出される。

また、画像形成ジョブが自動両面モードの指定である場合には、定着装置３００を出た一面目画像形成済みの用紙が反転フラッパー１１８により進路切り替えされて反転搬送路（スイッチバックシートパス）１１９に送り込まれる。そして、その用紙がスイッチバック搬送され、両面フラッパー１２０により両面搬送路１２１に送り込まれる。この自動両面機構により用紙は表裏反転された状態となって搬送路１１４を再び通って二次転写ニップ部に導入されて、用紙の二面目に対するトナー像の転写がなされる。その用紙が定着装置３００を再度通過して両面画像形成済みの用紙が排出トレー１１７上に排出される。

本実施例の画像形成装置においては、用紙の坪量が大きく剛度が高い用紙Ｐを両面で画像形成する手差し両面形態の画像形成モード（以下、手差し両面モードと記す）を有する。手差し両面モードは、一度、一面目画像を出力したあとにユーザにその用紙（一面側に素で未定着済みのトナー像を有する記録材）Ｐの表裏を逆にして給紙カセット１１２又は１１３あるいは手差しトレー１２２にセットして、二面目画像を形成するモードである。この手差し両面モードについは後述する。

なお、本実施例の画像形成装置１００においては大小各種幅サイズの用紙の搬送は用紙幅中心の所謂中央基準にてなされるが、所謂片側基準にてなされてもよい。

［定着装置］
ここで、以下で説明する定着装置（定着部）３００に関し、正面とは装置を用紙入口側からみた面、背面とはその反対側の面（用紙出口側）、左右とは装置を正面から見て左または右である。本実施例においては右側を一端側Ｒ、左側を他端側Ｆとする。上下とは重力方向において上または下である。上流側と下流側とは用紙搬送方向（記録材搬送方向）に関して上流側と下流側である。また、定着装置またはこれを構成している部材の長手方向（もしくは幅方向）とは用紙搬送路面内において用紙搬送方向に直交する方向である。短手方向とは用紙搬送方向に平行な方向である。

図３は本実施例の定着装置３００の要部の横断右側面模式図である。図４は同装置３００の要部の正面模式図である。この定着装置３００は、ＩＨ（誘導加熱）方式−ベルト加熱方式の画像加熱装置であり、大別して、下記のような部材や機構を有している。

ａ：用紙Ｐに形成されたトナー像ｔをニップ部Ｎにて加熱する第１の回転体（加熱回転体）としての可撓性を有する無端状ベルト（エンドレスベルト：以下、定着ベルトあるいはベルトと記す）１１を有するベルトユニット１
ｂ：ベルト１１を加熱するための加熱器（加熱手段）としてのコイルユニット（誘導加熱装置、磁束発生手段）２
ｃ：ベルト１１との間でニップ部Ｎを形成する第２の回転体（加圧回転体）としての弾性を有する加圧ローラ３
ｄ：加圧ローラ３との当接により加圧ローラ３から吸熱する第３の回転体としての吸熱回転体（加圧ローラ３を冷却するための冷却手段（冷却部）：以下、均熱ローラと記す）４１を有する均熱ローラユニット４
ｅ：均熱ローラ４１の表面を清掃するクリーニング機構５
ｆ：加圧ローラ３及び均熱ローラ４１の異常昇温を低減させるための冷却手段（冷却部）としての冷却ファン（シロッコファン）Ｆａ・Ｆｂ・Ｆｃ
ｇ：上記の部材や機構を収容している装置枠体（シャーシ、ハウジング）６

（１）ベルトユニット１
ベルトユニット１は、磁束が通過することにより発熱する金属層を有するベルト１１の内部に内部アセンブリを有する。このアセンブリは、定着パッド１２を有する圧力付与部材としてのパッド部材１３、該パッド部材１３を保持する横断面下向きコの字形の金属製のステー１４、該ステー１４を覆う内コア（磁性体コア）１５等の組み立て体である。図５の（ｂ）はこの内部アセンブリの斜視模式図である。

パッド１２、パッド部材１３、ステー１４、内側コア１５は何れもベルト１１の長手方向（幅方向）に長い部材である。ステー１４は一端部と他端部がそれぞれベルト１１の両端部から外方に突出しており、その突出部に対してそれぞれ一端側と他端側のフランジ部材１６Ｒ・１６Ｆが嵌着されている（図４）。図６の（ａ）と（ｂ）はそれぞれ一端側と他端側のフランジ部材１６Ｒ・１６Ｆおよびこれらが嵌着されるステー１４の一端部と他端部の斜視図である。ベルト１１はこの両フランジ部材１６Ｒ・１６Ｆのフランジ面１６ａ・１６ａ間において内部アセンブリ１２〜１５の外側にルーズに外嵌されている。

パッド部材１３の内側（パッド１２の側とは反対側）においてパッド部材１３の長手中央部と一端部側と他端部側にはそれぞれ温度センサ取り付け部（不図示）が配設されている。その各取り付け部にそれぞれ弾性支持部材１７を介して中央部温度センサＴＨａと、一端部温度センサＴＨｂと、他端部温度センサＴＨｃが設けられている。

各温度センサの支持部材１７はステー１４の上面の長手中央部と両端部側にそれぞれ設けられている透穴１４ａ・１４ｂ・１４ｃとこの各透穴に対応する内コア位置に設けられている透穴１５ａ・１５ｂ・１５ｃを通って内コア１５の外側に突き出ている。そして、各支持部材１７の先端部に支持された各温度センサＴＨａ・ＴＨｂ・ＴＨｃがベルト１１の長手中央部、一端部側、他端部側の各内面に対して弾性的に当接している。

これにより、回転されるベルト１１のセンサ当接面が波打つなどの位置変動が生じたとしても各温度センサＴＨａ・ＴＨｂ・ＴＨｃがこれに追従してベルト１１の内面との良好な接触状態が維持される。

ベルト１１について図７を用いて説明する。本実施例において、ベルト１１は内径が３０ｍｍ、長さ３９０ｍｍで、電気鋳造法によって製造したニッケルの基層（磁束が通過することにより発熱する金属層）１１ａを有している。基層１１ａの厚みは４０μｍである。ベルト１１の長さ（幅）Ｌ１１（図９）はこの基層１１ａの長さ３９０ｍｍに対応している。

基層１１ａの外周には弾性層１１ｂ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。本実施例では、ベルト１１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１１ｂの厚みは３００μｍとされている。このシリコーンゴムは、ＪＩＳ−Ａ２０度の硬度を持ち、熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫである。

弾性層１１ｂの外周には、表面離型層１１ｃ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１１ａの内面側には、ベルト内面と前記温度センサＴＨａ・ＴＨｂ・ＴＨｃ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）１１ｄを１０〜５０μｍ設けても良い。本実施例では、この層１１ｄとしてポリイミドを２０μｍ設けた。

なお、ベルト１１の基層１１ａ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１１ａの厚みは、後述するコイルユニット２の励磁コイル２１に流す高周波電流の周波数と金属層１１ａ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。

パッド１２を有するパッド部材１３がベルト１１と加圧ローラ３との間に押圧力を作用させてニップ部Ｎを形成する。パッド１２はステンレスなどの金属やセラミックス等の硬度の高い材質からなり、厚さ１ｍｍ程度で長手方向に伸びた形状である。パッド部材１３の材質はＰＰＳやＬＣＰ等の耐熱性の樹脂からなる。

パッド部材１３を保持するステー１４はニップ部Ｎに圧力を加えるために剛性が必要であるため金属製の剛性部材である。ステー１４の材質としては、コイルユニット２によってベルト１１のみが発熱することが望ましく、誘導加熱の影響を受けにくいステンレス等の非磁性の材質が望ましい。

ステー１４のコイルユニット２側には、誘導加熱をより効果的に行うために内コア１５が設けられている。内コア１５は、図５の（ｂ）に示すように、長手方向に複数に分割して、コイルユニット２の後述する励磁コイル２１との距離を漸次変化させるように配置されている。内コア１５はコイル２１に高周波電流を印加することにより発生した磁束がより効率的にベルト１１の加熱に用いられるように、磁束を遮蔽するフェライト等の高透磁率の材質からできている。

ベルトユニット１は一端側と他端側のフランジ部材１６Ｒ・１６Ｆをそれぞれ装置枠体６の一端側と他端側の側板６１Ｒ・６１Ｆに形成されている縦方向のガイドスリット部（不図示）に係合させて配設されている。これにより、ベルトユニット１は全体に側板１６Ｒ・１６Ｆ間においてガイドスリット部に沿って上下方向に所定の範囲で移動可能な自由度を有する。

（２）加圧ローラ
本実施例における加圧ローラ３は、長手中央部の径が２０ｍｍで両端部の径が１９ｍｍである鉄合金製の芯金に、弾性層としてシリコーンゴム層を設けた、外径が３０ｍｍの弾性ローラである。弾性層の長さは３７０ｍｍとしてある。この弾性層の長さ部分が加圧ローラ３の長さ（幅）Ｌ３（図９）である。弾性層の表面には、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３の長手中央部における硬度は、ＡＳＫ−Ｃ７０℃である。

加圧ローラ３は、図８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３の中央と端部で２００μｍとしている。なお、加圧ローラ３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。

加圧ローラ３はユニット１の下側において、軸線方向をベルトユニット１の長手方向にほぼ平行にして、芯金の一端側と他端側をそれぞれ装置枠体６の一端側と他端側の側板６１Ｒ・６１Ｆ間にそれぞれ軸受（不図示）を介して回転可能に配設されている。

加圧ローラ３は、制御部２００の駆動制御部２０７（図１０）で制御される加圧ローラ駆動機構２０８により回転駆動される。駆動機構２０８の具体的な構成は図には省略したけれども、モータとギアトレーンなどにより構成されている。

（３）圧力付与機構（加圧機構）
ベルトユニット１の一端側と他端側のフランジ部材１６Ｒ・１６Ｆはそれぞれ装置枠体６の一端側と他端側の側板６１Ｒ・６１Ｆに対して加圧ローラ３に対して近寄る方向と遠のく方向とにスライド移動可能に係合されている。

そして、図４のように、一端側のフランジ部材１６Ｒにおけるバネ受け部１６ｂと装置枠体６の一端側のバネ受け部材６２Ｒとの間には加圧バネ６３Ｒが縮設されている。同様に、他端側のフランジ部材１６Ｆにおけるバネ受け部１６ｂと装置枠体６の他端側のバネ受け部材６２Ｆとの間には加圧バネ６３Ｆが縮設されている。

上記の加圧バネ６３Ｒ・６３Ｆの縮設反力によりベルトユニット１のステー１４の一端側と他端側にフランジ部材１６Ｒ・１６Ｆを介してそれぞれ所定の同等の押し下げ力が作用している。これにより、パッド１２を有するパッド部材１３と加圧ローラ３とがベルト１１を挟んで所定の加圧力をもって圧接して、ベルト１１と加圧ローラ３との間に用紙搬送方向ａに関して所定幅のニップ部Ｎが形成される。パッド部材１３は、長手中央が端部よりも加圧ローラ３側に突出するようなクラウンが付けてあり、クラウン量はパッド部材１３の長手中央と端部で１．４ｍｍとしている。

また、具体的な機構構成は図には省略したけれども上記圧力付与機構によるニップ部Ｎの加圧力を解除するための加圧解除機構２０９（図１０）が配設されている。加圧解除機構２０９は例えばモータとカムとレーバー等から構成され、制御部２００の駆動制御部２０７により圧力付与機構に対する非作用動作状態と作用動作状態とに制御される。

加圧解除機構２０９が非作用動作状態に制御されることで、圧力付与機構の加圧動作によりベルト１１と加圧ローラ３との間に所定幅のニップ部Ｎが形成される。加圧解除機構２０９が作用動作状態に制御されることで、圧力付与機構における加圧バネ６３Ｒ・６３Ｆのフランジ部材１６Ｒ・１６Ｆに対する押し下げ力が解除された状態になされる。すなわち、ニップ部Ｎの加圧力が解除される（ニップ解除状態）。

制御部２００は画像形成装置のスタンバイ時等の非画像形成時には加圧解除機構２０９を作用動作状態に制御して定着装置３００をニップ解除状態にしている。これにより、加圧ローラ３に対するニップ跡の発生を抑制できる。画像形成時には非作用動作状態に制御してニップ部Ｎを加圧状態にする。

（４）コイルユニット
コイルユニット２は、ベルトユニット１の上側に配設されている。なお、図４においては、便宜上、コイルユニット２は省かれている。コイルユニット２はベルト１１の長手方向に沿って長いハウジング２３の内部に励磁コイル（磁束を生ずるコイル）２１、外コア（外側磁性体コア）２２等を組み付けたものである。図５の（ａ）はコイルユニット２の斜視模式図である。

ハウジング２３は横長箱型で耐熱樹脂製の成型品である。ハウジング２３の底板２３ａ側がベルト１１に対する対向面である。底板２３ａは横断面においてベルト１１の外周面の略半周範囲に沿うようにハウジング２３の内側に湾曲している。

コイルユニット２はハウジング２３の両端部がベルトユニット１の一端側と他端側のフランジ部材１６Ｒ・１６Ｆに受け止められている。これにより、ハウジング２３の底板２３ａがベルト１１の上面に対して所定のギャップ（隙間）αを存して対面している。コイルユニット２はハウジング２３の一端側と他端側の側板がそれぞれの側のフランジ部材１６Ｒ・１６Ｆにワイヤーバネ（不図示）で括りつけられている。つまり、コイルユニット２はベルトユニット１と一体化されている。

コイル２１は、電線として例えばリッツ線を用い、これを横長・船底状にしてベルト１１の周面と側面の一部に対向するように巻回してなる。そして、ハウジング内側に湾曲している底板２３ａの内面に当てがわれてハウジング内部に収められている。コイル２１には、制御部２００の駆動制御部２０７により制御される電源装置（励磁回路）２１１（図１０）から２０〜５０ｋＨｚの高周波電流が印加される。この電流印加によりコイル２１によって発生した磁界によりベルト１１の金属層（導電層）１１ａが誘導発熱する。

外コア２２は、コイル２１によって発生した磁界がベルト１１の金属層以外に実質漏れないようにコイル２１を覆わせた外側の磁性体コアである。そして、外コア２２は、図５の（ａ）のように、長手方向に沿って複数に分割されて並んで配置されている。

ベルト１１とコイルユニット２の励磁コイル２１は、０.５ｍｍのモールドにより電気絶縁の状態を保ち、ベルト１１と励磁コイル２１との間隔は１.５ｍｍ（モールド表面とベルト表面の距離は１.０ｍｍ）で一定であり、ベルト１１は均一に加熱される。前述したように、励磁コイル２１には、２０〜５０ｋＨｚの高周波電流が印加されて、ベルト１１の基層１１ａが誘導発熱する。そして、立ち上げ時のベルト１１の目標温度である１８０℃で一定になるように、温度センサＴＨａ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２１に入力する電力を制御して温度調節される。

励磁コイル２１を含むコイルユニット２は、高温になるベルト１１の内部ではなく外部に配置されているので、励磁コイル２１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２１を外部に配置したことでベルト１１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。

本実施例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２１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。

（５）均熱ローラ
均熱ローラ４１は加圧ローラ３との当接により加圧ローラ３から吸熱する吸熱回転体である。均熱ローラ４１は支持枠体４２に回転可能に保持されている。均熱ローラ４１と支持枠体４２により均熱ローラユニット４が構成されている。均熱ローラユニット４は均熱ローラ４１を加圧ローラ３に対して平行に対向させて支持枠体４２を装置枠体６の一端側と他端側の側板６１Ｒ・６１Ｆに対し加圧ローラ３に近づく方向と遠のく方向とにスライド移動可能に支持させて配設されている。

ユニット４は駆動制御部２０７により制御される接離機構２１０により、均熱ローラ４１が加圧ローラ３に所定に当接した状態となる着位置Ａ（図３の実線示位置）と加圧ローラ３から所定に離間した状態となる脱位置Ｂ（２点鎖示位置）とに移動制御される。つまり、制御部２００は接離機構２１０を均熱ローラ４１が加圧ローラ３に当接する方向と加圧ローラ３から離間させる方向とに動作制御する。即ち、均熱ローラ４１は加圧ローラ３に対して接離可能（着脱可能）に配設されている。

接離機構２１０の具体的な構成は図には省略したけれども、モータとカムを有するシフト機構、ソレノイドトレーバーを有するシフト機構などの適宜な移動機構を用い得る。

均熱ローラ４１は、ベルト１１の通紙部以外の異常昇温を加圧ローラ３で吸熱し、その吸熱した加圧ローラ３の熱を分散し、ベルト１１の異常昇温（ベルトの過昇温）を抑制するために備えられている。即ち、均熱ローラ４１は加圧ローラ３における熱の移動を促進させる機能を有する。

このような均熱ローラ４１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４１の軸径は８［ｍｍ］であり、均熱ローラ４１の直径はφ２０［ｍｍ］、長さＬ４（図９）は３８０［ｍｍ］、前記材料で内部が埋まっている中実構成である。

また、均熱ローラ４１の表面層には、ごみや加圧ローラ３からのオフセットトナー、紙粉等の異物付着を防止する目的で１０〜２０μｍのフッ素コート層を設けたり、ＰＦＡ層を設けても良い。

均熱ローラ４１は、定着装置３００の立ち上げ（定着装置が十分に常温状態である時）当初から加圧ローラ３に当接してしまうと、加圧ローラ３を経由してベルト２１の熱を奪ってしまい、定着装置３００の高速ウォームアップを阻害する要因となる。

そのため、定着装置３００が通紙によりある程度蓄熱されるまで、加圧ローラ３からは離間させている。本実施例では、制御部２００に定着蓄熱カウンタ２０５（図１０）を設けている。定着蓄熱カウンタ２０５は、定着装置３００を用紙Ｐが通過するごとにカウントアップしていく。

より具体的には、本実施例では、ニップ部Ｎの用紙搬送方向下流側に、定着後センサ３０（図３）が配置されている。定着後センサ３０を用紙Ｐの後端が通過した時に、定着装置３００を用紙Ｐが通過したと判断し、カウントアップを行う。用紙搬送方向ａ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カウント分だけ定着蓄熱カウンタ２０５が増加していく。定着蓄熱カウンタ２０５が２５以上になると、均熱ローラ４１を加圧ローラ３へ当接させるように制御部２００が接離機構２１０を制御している。

なお、定着蓄熱カウンタ２０５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。具体的には、本実施例では、プリントジョブ（画像形成ジョブ：ＪＯＢ）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２０６から減算されていく。このため、投入される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、ジョブ間隔が短い場合においては、蓄熱カウンタ２０６はある程度維持した状態でジョブが開始する。

均熱ローラ４１は本実施例においては加圧ローラ３に当接している状態においては回転駆動される加圧ローラ３の表面の摩擦により回転駆動を伝達され、加圧ローラ３に従動回転している。

当接離間検知部２２０は均熱ローラ４１が加圧ローラ３に対して着（当接）しているか脱（離間）しているかを検知する。この当接離間検知部２２０は適宜の手段構成を採択できる。本実施例においては、接離機構２１０の動作状態で判定する構成である。即ち、接離機構２１０に設けられたユニット着脱カム（不図示）の同軸上にフラグを設ける。そして、このフラグと組みとなるフォトインタラプタを設ける。

フラグはユニット４を着位置Ａと脱位置Ｂとに移動させる着脱カムと一緒に回動する。その回動するフラグにより光を遮光／透過するフォトインタラプタを用いて、本実施例では、光が遮光（フォトインタラプタ：ＯＦＦ）されていれば制御部２００はユニット４が着位置Ａであると判定する。即ち、均熱ローラ４１が加圧ローラ３に対して着している判定する。光が透過（フォトインタラプタ：ＯＮ）していれば制御部２００はユニット４が脱位置Ｂであると判定する。即ち、均熱ローラ４１が加圧ローラ３に対して脱している判定する。

（６）冷却ファン
冷却ファンＦａ・Ｆｂ・Ｆｃは加圧ローラ３及び均熱ローラ４１の異常昇温を低減させるために設けられており、加圧ローラ３よりも用紙搬送方向上流側において、加圧ローラ３及び均熱ローラ４１の長手３か所に設配されている。冷却ファンＦａは加圧ローラ３と及び均熱ローラ４１の長手中央部に送風する。冷却ファンＦｂとＦｃは加圧ローラ３と及び均熱ローラ４１の一端部側と他端部側に送風する。冷却ファンＦａ・Ｆｂ・Ｆｃは制御部２００により所定の制御タイミングでＯＮ／ＯＦＦ制御されて均熱ローラ４１と加圧ローラ３を合わせて冷却できるような構成になっている。

（７）クリーニング機構
クリーニング機構５は均熱ローラ４１の表面についたトナーや紙粉を清掃する機構であり、定着装置の装置枠体６に配設されている。クリーニング機構５は、ウェブペーパ（清掃部材：ウェブ部材）５１と、ウェブペーパ５１の繰り出しと巻き取りを行う２本のアルミパイプ製の軸５２・５３と、スポンジ製ローラのクリーニングローラ５４と、ウェブ送り機構２１２等を有している。

ウェブ送り機構２１２の具体的な構成は図には省略したけれども、制御部２００で制御されるモータとラチェット等を有している。そして、巻き取り軸５３を所定の制御タイミングで間欠的に回転させて、繰り出し軸５２側に装着されたロール巻きのウェブペーパ５１を、クリーニングローラ５４を経由させて、巻き取り５３側に矢印ｂ方向に逐次に巻き取るウェブ送りを行う。ウェブペーパ５１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。

均熱ローラユニット４が着位置Ａに移動されることで、均熱ローラ４１は加熱ローラ３に当接するとともに、ウェブペーパ５１を介してクリーニングローラ５４に当接する。また、均熱ローラユニット４が脱位置Ｂに移動されることで、均熱ローラ４１は加熱ローラ３から離間するとともに、ウェブペーパ５１が懸け回されているクリーニングローラ５４からも離間する。

均熱ローラ４１が加圧ローラ３とクリーニングローラ５４に当接している場合は、クリーニング機構５は用紙Ｐが定着装置３００のニップ部Ｎを通過するたびに、所定の量だけウェブペーパ５１を送っている。本実施例においては、Ａ４用紙が２枚定着装置を通過するたびにウェブペーパ５１を０．０２ｍｍ送っている。

図９は本実施例の定着装置３００の主要構成部材の長さ寸法と温度センサＴＨａ・ＴＨｂ・ＴＨｃの位置関係を示した図である。Ｌ１１はベルト１１の長さ寸法であり、本実施例においては３９０ｍｍである。Ｗ１１はベルト１１の最大発熱幅である。最大発熱幅とはトナーが用紙に定着できる温度を保っているベルト幅方向の最大幅のことを意味する。本実施例においてはこの最大発熱幅Ｗ１１は３３０ｍｍである。

本実施例の定着装置３００では、装置の電源投入時又は画像形成ジョブの開始時で、ニップ部Ｎに用紙が進入する前に、制御部２００は、ベルト１１を加熱するべく励磁コイル２１に投入する電流を制御する。ベルト１１の最大発熱幅では、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。

Ｌ３は加圧ローラ３の長さ寸法であり、本実施例においては３７０ｍｍである。従って、ベルト１１と加圧ローラ３との当接で形成されるニップ部Ｎの長手幅は加圧ローラ３の長さＬ３と同じ３７０ｍｍである。Ｌ４は均熱ローラ４の長さ寸法であり、本実施例においては３８０ｍｍである。Ｏは用紙搬送の中央基準線（仮想線）である。ＷＰｍａｘは装置に使用可能な最大幅用紙の通紙幅（最大通紙幅）である。本実施例では装置に使用可能な最大幅用紙の幅寸法は３３０ｍｍである。

中央部温度センサＴＨａは用紙搬送の中央基準線Ｏの位置にほぼ対応して配設されていて、ベルト１１の長手中央部の温度を検知する。即ち、中央部温度センサＴＨａは、大小各種幅サイズの用紙の何れもが通過する通紙部となるベルト部分の温度を検知する。中央部温度センサＴＨａにより検知された検知温度情報は、制御部２００にフィードバックされる。

制御部２００は、この温度センサＴＨａ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２１１からコイル２１に入力する電力を制御している。即ち、ベルト１１の検知温度が目標温度に昇温した場合、コイル２１への通電が遮断される。本実施例では、電源の立ち上げ中はベルト１１の目標温度で一定になるように、中央部温度センサＴＨａ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コイル２１に入力する電力を制御して温度調節（温調）を行っている。

一端部側と他端部側の端部温度センサＴＨｂとＴＨｃは、それぞれ、ベルト１１の長手中央から例えば１６０ｍｍの位置に配置されている。端部温度センサＴＨｂとＴＨｃは、通紙する最大幅サイズの用紙の端部近傍にあることが望ましく、ベルト１１の幅方向中央から１５０〜１６５ｍｍの範囲にあることが好ましい。

図１０に示した制御系統のブロック図を説明する。制御部２００は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２０３、メモリ２０４、定着蓄熱カウンタ２０５、用紙情報処理部（記録材の種類を判別する記録材情報処理部）２０６、駆動制御部２０７を備え、画像形成装置１００の全ての機構部を統括的に制御する。

操作部２０２は制御部２００と電気的情報の授受を行うユーザインタフェース（ＵＩ：User Interface、入力手段、表示手段）である。この操作部２０２により制御部２００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行う。また、制御部２００から操作部２０２に対してユーザへの装置の状態報知等がなされる。

操作部２０２は、メインスイッチＭ−ＳＷ、入力部（操作パネル）２０２Ａ、表示部（選択部：ディスプレイ、ＵＩ画面）２０２Ｂを有する。入力部２０２Ａには、値数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２０２Ｂ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２００に入力される。

図１１に表示部２０２Ｂに表示される用紙設定画面の一例を示す。薄紙、普通紙、厚紙などの通紙される用紙を選択する部分の他に、両面二面目の用紙であるかを設定する両面二面目ボタン１１００がある。

この両面二面目ボタン１１００は、一面側に既に定着済みのトナー像を有する用紙Ｐを用い他面側に対して未定着のトナー像を形成して定着する手差し両面形態の画像形成モードの実行を選択する場合に押下する。ボタンが押下された場合は、図１１の普通紙ボタンのようにボタン表示が白黒反転され、選択されたボタンがわかるようになっている。

用紙情報処理部２０６は、操作部２０２又はＰＣ等の外部ホスト装置（外部端末）４００から、ユーザが出力（使用）する用紙種類（記録材種）の情報（記録材サイズおよび記録材種類）が送られる。

定着蓄熱カウンタ２０５は、定着装置を通過した用紙枚数をカウントする。駆動制御部２０７は、各種の機構２０８〜２１２、冷却ファンＦａ・Ｆｂ・Ｆｃ等の駆動及び非駆動を制御（オン／オフ制御）する。メモリ２０４には、制御部２００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。

（８）定着動作
画像形成装置１００のスタンバイ状態において、定着装置３００の加圧ローラ３は回転が停止されている。コイル２１に対する通電、冷却ファン５に対する通電はオフにされている。

制御部２００は、プリントジョブ開始信号（画像形成ジョブ開始信号）の入力に基づいて画像形成シーケンス制御を行う。定着装置３００については、加圧ローラ駆動機構２０８をオンにして加圧ローラ３を図３の矢印Ｒ３の反時計方向に回転駆動させる。

この加圧ローラ３の回転により、ニップ部Ｎにおける加圧ローラ３の表面とベルト１１の表面との摩擦力でベルト１１に回転力が作用する。ベルト１１はその内面がパッド１２に密着して摺動しながら内部アセンブリ１２〜１５の外周りを図３において矢印Ｒ１１の時計方向に加圧ローラ３の回転速度と同じ速度で従動回転する。ベルト１１の回転に伴うスラスト方向への移動はフランジ部材１６Ｒ・１６Ｆのフランジ面１２ａ・１２ａにより規制される。

なお、回転するベルト１１は、基層１１ａ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、ベルト１１の端部を単純に受け止めるだけのフランジ部材１６Ｒ・１６Ｆを設ければ十分である。これにより、定着装置３００の構成を簡略化できるという利点がある。

また、制御部２００は電源装置２１１からコイル２１に対して高周波電流を印加する。コイル２１は高周波電流の供給により交番磁束（磁場）を発生する。その交番磁束がコア２２により回転しているベルト１１の上面側においてベルト１１の金属層１１ａに導かれる。そうすると、金属層１１ａに渦電流が発生して、その渦電流によるジュール熱により金属層１１ａが自己発熱（電磁誘導発熱）してベルト１１が昇温していく。

即ち、回転するベルト１１はコイルユニット２から発生される磁界が存在する領域を通過したときに金属層１１ａが電磁誘導発熱して全周的に加熱されて昇温する。このベルト１１の温度が温度センサＴＨａにより検知され、その検知温度情報が制御部２００にフィードバックされる。制御部２００はこのセンサＴＨａから入力する検知温度（検知される温度に関する情報）が所定の目標温度（定着温度：所定の温度に対応する情報）に維持されるように電源装置２１１からコイル２１に対する供給電力を制御している。

本実施例では、ベルト１１の目標温度である１８０℃で一定になるように、温度センサＴＨａの検出値に基づいて高周波電流の周波数を変化させてコイル２１に入力する電力を制御して温度調節を行っている。

上記のように加圧ローラ３が駆動され、ベルト１１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、ニップ部Ｎに未定着のトナー像ｔを担持した用紙Ｐがトナー像担持面側をベルト１１側に向けてガイド部材１８で案内されて導入される。用紙Ｐはニップ部Ｎにおいてベルト１１の外周面に密着し、ベルト１１と一緒にニップ部Ｎを挟持搬送されていく。

これにより、主にベルト１１の熱が付与され、またニップ部Ｎの圧力を受けて未定着トナー像ｔが用紙Ｐの表面に熱圧定着（熱定着）される。ニップ部Ｎを通った用紙Ｐはベルト１１の外周面からベルト１１の表面がニップ部Ｎの出口部分の変形によって自己分離（曲率分離）して、更には分離ガイド１９ａで分離補助を受けて、ガイド部材１９ｂにより定着装置３００から排出搬送されていく。本実施例の場合はベルト１１の表面回転速度が３３０ｍｍ／ｓｅｃで回転し、カラー画像を１分間にＡ４サイズ用紙で８０枚、Ａ４Ｒサイズで５８枚、定着処理することが可能である。

（９）制御フロー説明
図１に本実施例における制御フローチャートを示す。装置の電源が投入されるか、画像形成ジョブが開始されると、制御部２００は、用紙情報処理部２０６に対する入力情報から、両面二面目が指定された用紙を用いる手差し両面モードでの画像形成ジョブであるかを判断する（Ｓ１０００）。

両面二面目指定されている場合は、制御部２００は、定着装置３００については、接離機構２１０を制御して均熱ローラユニット４を脱位置Ｂから着位置Ａに移動させて均熱ローラ４１を加圧ローラ３に対して着させる。かつ、冷却ファンＦａ〜ＦｃをＯＦＦからＯＮにして均熱ローラ４１を冷却する（Ｓ１００１）。両面二面目指定されていなければ、ステップＳ１００１の制御は行わない。

制御部２００は、加圧解除機構２０９を作用動作状態から非作用動作状態に制御する。これにより加圧解除状態に保持されているベルトユニット１が加圧機構により加圧ローラ３に対して加圧されてニップ部Ｎが形成される。また、加圧ローラ駆動機構２０８を駆動させる。これにより加圧ローラ３が回転駆動されるとともに、ベルト１１が従動回転する。加圧ローラ３に対して均熱ローラ４１が着していれば均熱ローラ４１も従動回転する。

また、電源装置２１１をＯＮして励磁コイル２１に電圧を印加し、ベルト１１の温度を所定の温調温度１８０℃に立ち上げてその温度を保つように温調を開始する（Ｓ１００２、Ｓ１００３）。温調温度に達した時点で用紙Ｐを給紙して定着動作を行う（Ｓ１００４）。

用紙Ｐの定着装置通過ごとに蓄熱カウンタ２０５のカウント値ｉを１増加させる（Ｓ１００５）。カウント値ｉが２５より大きくなった場合は、制御部２００は当接離間検知部２２０からの入力検知信号（前述したＯＮ／ＯＦＦ信号）に基づいて均熱ローラ４１が加圧ローラ３に対して着しているかどうかを判断する。加圧ローラ３に対して脱している場合は接離機構２１０を制御して均熱ローラユニット４を脱位置Ｂから着位置Ａに移動させて均熱ローラ４１を加圧ローラ３に対して着させる（Ｓ１００６〜Ｓ１００８）。

制御装置２００はジョブ情報から定着動作を続けるか（Ｓ１００４）、ジョブを終了して加熱回転を停止するか（Ｓ１０１０）を判断する（Ｓ１００９）。

本実施例の画像形成装置における自動両面モードにおける用紙の搬送については図２により前述したとおりである。その自動両面モードを実行するための前述の自動両面機構は反転フラッパー１１８の部分や両面フラッパー１２０の部分などの用紙屈曲部が多い。そのため、用紙Ｐの剛性が高い場合は、紙詰まりが発生する。このような問題を回避するために本実施例では、用紙坪量が大きく剛度が高い用紙Ｐを両面で画像形成する手差し両面モードを有する。

手差し両面モードは、一度、一面目画像を出力したあとにユーザに用紙Ｐの表裏を逆にして給紙カセット１１２又は１１３にセットしてもらい、二面目画像を形成するモードである。

剛度の高い用紙Ｐは手差しトレー１２２にセットされる。手差しトレー１２２から給紙された用紙Ｐは一面目画像を転写して定着装置３００で定着され、反転フラッパー１１８により搬送路を切り替えられ、一旦排紙トレー１１７に排出される。ユーザは排出された用紙Ｐの表裏を逆（この場合、一面目画像面を下）にして手差しトレー１２２にセットする。

このときユーザは用紙設定時に操作部１０２の表示部（選択部）１０２Ｂに表示させた前述の図１１の用紙設定画面において両面二面目ボタン１１００を押して用紙Ｐの二面目を出力することを制御部２００に通知する。手差しトレー１２２にセットされた用紙Ｐは、二面目画像を転写して、定着装置沿う日３００で定着され、反転フラッパー１１８により搬送路を切り替えられ、一旦排紙トレー２２４に排出される。このように手差し両面モードを行うことにより、剛度の高い用紙Ｐを用いた場合でも、用紙の屈曲が少なくなるため両面画像形成が可能になる。

次に本実施例１の構成における効果を図１２の（ａ），（ｂ）を用いて説明する。本実施例１の画像形成装置１００において、ＧＦ−Ｃ３００（キヤノン製：Ａ３サイズ 坪量３００ｇ／ｍ²紙）を一面目ブルー画像で３０枚連続通紙した後に、手差し両面モードで二面目ブルー画像を３０枚出力した。

比較例１として、二面目ブルー画像出力時に両面二面目ボタン１１００を選択しないで本実施例１と同様に通紙した。

また、実施例１および比較例１の実験は、加圧ローラ３の傷が画像表面に顕在化されるかを確認するために、ＧＦ−Ｃ０８１（キヤノン製：Ａ４サイズ 坪量８１ｇ／ｍ２紙）を片面縦送りで５０００枚通紙したあとに行った。

表１に、このときの結果を示す。実施例１で出力した画像は一面目、二面目ともに画像上の問題はなかった。比較例１で出力したブルー画像１枚目の一面目側に、加圧ローラ３の一周分の光沢段差とＧＦ―Ｃ０８１の通過位置の用紙コバ傷が画像に顕在化していた。光沢段差および用紙コバ傷は、加圧ローラ３の熱量によりブルー画像一面目が再加熱されることにより、トナー表面が再溶融することで発生していることがわかった。

本実施例１と比較例１の二面目ブルー画像定着時のベルト１１と加圧ローラ３の温度推移をそれぞれ図１２の（ａ）と（ｂ）に模式的に示す。

実施例１、比較例１共に加圧ローラ３どちらの場合も励磁コイル２１により加熱されたベルト１１の温度上昇とともに、ニップ部Ｎを形成している加圧ローラ３の表面温度も上昇していく。このとき、実施例１（図１２の（ａ））のように両面二面目設定で通紙した場合は、均熱ローラ４１と冷却ファンＦａ〜Ｆｃによる冷却効果で、通紙開始時の加圧ローラ３の温度を低くすることが可能である。これにより加圧ローラ３による再加熱による光沢段差や加圧ローラ３表面傷の画像へ顕在化が防止することができる。

上記の実施例１の画像形成装置の特徴的な構成をまとめると次のとおりである。用紙を載置する載置部１１２、１１３、１２２を有する。載置部より搬送されてきた用紙Ｐにトナー像ｔを形成する画像形成部を有する。画像形成部により形成されたトナー像ｔを用紙Ｐに定着する加熱回転体１１及び加圧回転体３を備えた定着部３００を有する。

また、載置部に載置され且つ一方の面にトナー像が定着済みの用紙Ｐに対し、他方の面にトナー像を形成し定着するモードを実行する実行部（制御部）２００を有する。実行部２００により前記モードを実行するにあたり定着部３００の立上げ処理を行うとき加圧回転体３を冷却する冷却部４、Ｆ（ａ〜ｃ）を有する。ここで、定着部３００の立上げ処理は、加熱回転体（定着ベルト）１１の温度を目標温度に上昇させるためのウォームアップ処理である。

つまり、制御部２００は選択部１０２Ｂにより手差し両面モードが選択された場合には次の制御を行う。即ち、ベルト１１が用紙Ｐの他面側に形成された未定着のトナー像を定着する定着可能温度に到達するまでの立ち上げ中の、ニップ部Ｎに用紙が到達する前に、冷却手段による加圧ローラ３の冷却を開始するように制御する。

《実施例２》
本実施例２の画像形成装置は、実施例１の装置動作において、装置立ち上げ時に定着装置３００が定着温度に到達した時点で、冷却ファンＦａ〜ＦｃがＯＮにされていればＯＦＦし、余計な電力消費を抑えたものである。

本実施例２の制御フローチャートを図１３示す。実施例２における図１のフロー図におけるステップと同じステップには共通の符号を付して再度の説明を省略する。

Ｓ１００３において、制御部２００は、ベルト１１の検知温度が本実施例の温調温度１８０℃になるまで加熱回転し、温調温度に達した時点で、冷却ファンＦａ〜ＦｃがＯＮにされていればＯＦＦする（Ｓ２０００）。その後、用紙Ｐを給紙して定着動作を行う（Ｓ１００４）。

次に、本実施例２における動作について説明する。表１の結果から比較例１で冷却ファンＦａ〜ＦｃをＯＦＦした状態においても、連続通紙二枚目以降は傷や光沢段差などの画像不良は発生していない。これは、図１２の（ｂ）のように通紙開始から通過する用紙Ｐにより、加圧ローラ３の表面から熱が奪われ、温度が低く保たれるためである。これにより加圧ローラ３による再加熱による光沢段差や加圧ローラ３表面傷の画像への顕在化発生しにくくなっている。

本実施例２では、加圧ローラ３の表面温度が上がりやすい立ち上げ時のみ冷却ファンＦａ〜ＦｃをＯＮし、用紙Ｐが通過して加圧ローラ３の表面温度が低下する通紙中は冷却ファンＦａ〜ＦｃをＯＦＦするように構成している。

このようにすることで、通紙中に余計にファンを吹くことによる消費電力ＵＰを防ぐことができる。本実施例２の構成では定着装置３００のニップ部Ｎに用紙Ｐが突入する直前に冷却ファンＦａ〜ＦｃをＯＦＦするように構成したが、用紙Ｐの一枚目が通過中もしくは通過した後に冷却ファンＦａ〜ＦｃをＯＦＦするように構成してもなんら問題ない。

上記の実施例２における特徴的な制御事項をまとめると次のとおりである。制御部２００は選択部１０２Ｂにより手差し両面モードが選択された場合には立ち上げ中の、ニップ部Ｎに用紙が到達する前に、冷却手段による加圧ローラ３の冷却を開始するように制御する。制御部２００は、冷却手段による加圧ローラ３の冷却を開始した後に、ニップ部Ｎの近傍に用紙が到達したところで、冷却手段による加圧ローラ３の冷却を停止する。

《実施例３》
本実施例３の画像形成装置は、実施例２の装置動作において、両面二面目指定された用紙Ｐのメディア情報により、立ち上げ時に冷却ファンＦａ〜ＦｃをＯＮするかどうかを判断し、余計な電力消費を抑えたものである。

本実施例３の制御フローチャートを図１４示す。実施例２における図１３のフロー図におけるステップと同じステップには共通の符号を付して再度の説明を省略する。

画像形成ジョブが開始されると、制御部２００は、両面二面目指定されているかを判断する（Ｓ１０００）。両面二面目指定されている場合は、操作部１０２から入力された情報から非コート紙かつ坪量が２２０ｇ／ｍ²以上（所定の閾値以上の坪量）であるかどうかを判断する（Ｓ３０００）。Ｓ３０００の条件に当てはまる場合、均熱ローラ４１を加圧ローラ３に対して着させ、冷却ファンＦａ〜ＦｃをＯＮして均熱ローラ４１を冷却する（Ｓ１００１）。

つまり、手差し両面モードの実行において使用される用紙Ｐが所定の閾値以上の坪量の用紙であるときには前記冷却を行い、所定の閾値未満の坪量の記録材であるときには前記冷却を行なわない。

次に本実施例における動作について説明する。表２に比較例１の構成において各種用紙に対しての傷／光沢ムラの発生状況をまとめた表を示す。実験方法は実施例１で行ったものと同じで方法で用紙Ｐの種類のみ変更して行っている。傷／光沢ムラが発生したものは×を記載し、問題が無かったものに関しては○で表記してある。

実験結果から、両面一面目の傷／光沢ムラは非コート紙かつ坪量２２０ｇ／ｍ²以上の場合のみ発生することがわかった。以下、本実施例３の実験結果について説明する。

コート紙は用紙が密になっており、比較的熱伝導率が高いため、加圧ローラ３からの熱が用紙厚み方向に伝熱しやすい。この結果、加圧ローラ３の表面と接する一面目画像上のトナーは再加熱されるが、熱がコート紙表面もしくは厚み方向に拡散していくため、トナー温度が高くならず画像の再溶融を防止することができていると考えられる。

図１５に、坪量が小さいとき（ａ）と、坪量が大きいとき（ｂ）の熱の伝わり方を説明する説明図を示す。坪量が小さいときは図１５の（ａ）のように二面目画像のトナーは、加圧ローラ３側の熱のみではなく、ベルト１１側の熱が用紙Ｐを伝熱して二面目画像の裏側を加熱する。これにより、二面目画像のトナーが上下から十分加熱されるため、用紙の表面性に追従した画像になる。

図１５の（ｂ）のように坪量が大きい場合は、ベルト１１側かの熱は二面目画像のトナーには伝わらず、加圧ローラ３側からの熱のみで加熱される。これにより、二面目画像表面のみが加熱されて溶融されることにより用紙表面形状にならうことなく、加圧ローラ３の表面形状の凹凸を転写してしまう。この結果、坪量の比較的大きい用紙Ｐのほうが、加圧ローラ３の表面性を転写しやすく、高光沢になり光沢段差や傷が目立ちやすくなる。

また、表１、図１２の（ａ），（ｂ）の結果から、立ち上げ時に冷却ファンＦａ〜ＦｃをＯＮする場合、ベルト１１の温度上昇も遅くなるため、実施例１の構成では立ち上げ時間が遅くなってしまう。

本実施例３の構成では、両面二面目の限られた用紙種類の場合のみ立ち上げ時に冷却ファンＦａ〜ＦｃをＯＮする構成としたので、必要以上に立ち上げ時間が遅くなるようなことはない。

以上説明したように、本実施例３の構成では、冷却ファンＦａ〜ＦｃをＯＦＦにしていても傷／光沢ムラが発生しない用紙Ｐは、冷却ファンＦａ〜ＦｃをＯＦＦするように構成している。このようにすることで、通紙中に余計にファンを吹くことによる消費電力ＵＰを防ぎ、必要以上に立ち上げ時間が遅くなることを防止できる。

上記の実施例３における特徴的な制御事項をまとめると次のとおりである。制御部２００は用紙の種類を判別する用紙情報処理部２０６を有する。制御部２００は用紙情報処理部２０６で判別された用紙の種類に応じて、選択部１０２Ｂにより手差し両面モードが選択された場合においても冷却手段による加圧ローラ３の冷却を行わない。

《実施例４》
本実施例４の画像形成装置は、実施例３の動作フローにおいて、制御部２００が定着動作中に所定時間用紙Ｐがニップ部Ｎに来ないと判断した場合、加熱回転動作を停止して再立ち上げ動作を行うようにした構成である。

これにより、画像形成部の画像調整処理や画像データ展開に時間がかかってしまった場合などで、通紙間隔が開いてしまった場合に加圧ローラ３の表面温度が高くなり傷や光沢ムラが発生することを防止するものである。

本実施例４の制御フローチャートを図１６示す。実施例３における図１４のフロー図におけるステップと同じステップには共通の符号を付して再度の説明を省略する。

Ｓ１００４において、制御部２００は、定着動作中に所定時間の中断処理が入るかどうかを判断する（Ｓ４０００）。本実施例の場合、２０秒以上中断処理が入る場合、ベルト１１の摺擦部の耐久性や不必要なエネルギー消費を抑えるため、中断時間から立ち上げに要する時間１５秒を差し引いた秒数だけ定着装置３００の加熱回転動作を停止する（Ｓ４００１）。

中断処理としては、たとえば中間調などの濃度を調整するための画像調整処理などがあげられる。再立ち上げの際には、制御部２００は、両面二面目指定されているかを判断し（Ｓ１０００）、Ｓ３０００の条件に当てはまる場合、均熱ローラ４１を加圧ローラ３に対して着させ、冷却ファンＦａ〜ＦｃをＯＮして均熱ローラ９を冷却する（Ｓ１００１）。

本実施例４の効果を確認するため、ＣＬＣ５０００用 最厚口用紙（キヤノン製：Ａ３サイズ 坪量２５０ｇ／ｍ²紙）の全面ブルー画像を自動両面モードで１００枚連続通紙した。表３にこのときの結果を示す。

比較のため、実施例４の構成において両面二面目画像の判断により冷却ファンＦａ〜Ｆｃの動作を行わない構成として（図１６のＳ１０００、Ｓ１００１、Ｓ３０００の処理を行わない）比較例２の結果も合わせて示す。

自動両面モードでは、給紙カセット１１２又は１１３若しくは手差しトレー１２２から給紙された用紙が定着装置３００に到達する一枚目になる。よって、比較例２の構成においても加圧ローラ３の表面温度が高い立ち上げ直後には一面目画像が定着されるので、加圧ローラ３の傷や光沢段差が発生することはない。

実施例４及び比較例２の効果確認を行った際、Ａ３ ４９枚に一度の頻度で入る画像調整処理（中断時間３０秒）のときに、加熱回転が停止され再立ち上げ動作が行われた。再立ち上げ動作後にニップ部Ｎに突入する用紙が二面目画像であったので、比較例２の構成では中断処理後出力１枚目の画像の一面目にて傷／光沢段差などの光沢ムラが発生した。実施例４の構成においては、再立ち上げ処理後には冷却ファンＦａ〜Ｆｃによる冷却動作が行われるため、比較例２のような光沢ムラは発生しなかった。

以上説明したように、本実施例４の構成では、定着装置３００を再立ち上げするような中断処理が行われた場合においても、傷／光沢段差の発生を防止することができる。

上記の実施例４における特徴的な制御事項をまとめると次のとおりである。制御部２００は、定着動作中に所定時間、用紙Ｐがニップ部Ｎに来ないと判断した場合、ベルト１１の加熱回転動作を所定時間停止してから再立ち上げ動作を行うように制御する。そして、再立ち上げ動作中においても、選択部１０２Ｂにより手差し両面モードが選択された場合には次の制御を行う。即ち、ベルト１１が用紙Ｐの他面側に形成された未定着のトナー像を定着する定着可能温度に到達するまでの立ち上げ中の、ニップ部Ｎに用紙Ｐが到達する前に、冷却手段による加圧ローラ３の冷却を開始するように制御する。

以上述べた実施の形態によって、加圧ローラ３の放熱による光沢段差や、表面傷の転写等の光沢ムラが発生を防止できる画像形成装置を提供する。また、必要以上に冷却動作を行うことによる余計な消費電力を低減することができる画像形成装置を提供する。

なお、実施の形態で述べた以外の形態においても、光沢ムラを防止する手段が考えられる。例えば本実施例では冷却手段として均熱ローラ４１と冷却ファンを併用したが、冷却ファンのみの構成で行う、または水冷ローラを当接する、などが考えられる。

［その他の事項］
１）第１の回転体であるベルト１１は複数の張架部材間に懸回張設して循環移動させる可撓性を有するエンドレスベルト部材にすることも出来る。また、回転体であるベルト１１をローラ体にすることも出来る。

２）第２の回転体である加圧ローラ３をエンドレスベルト体にした構成にすることも出来る。

３）定着処理（ニップ部を形成する）を行う一対の回転体１１と３は共に加熱される回転体とすることも出来る。

４）回転体１１、または回転体１１と回転体３を加熱する加熱機構としては、上述した電磁誘導加熱機構に限られない。ハロゲンヒータ、赤外線ランプ、セラミックヒータなど他の加熱機構を使用する構成とすることも出来る。

５）本発明に係る定着装置３００として、次のような形態としても使用することができる。具体的には、記録材に定着された画像を再加熱することにより画像の光沢度を向上させる光沢付与装置（この場合も定着装置と呼ぶ）としても有効に使用することが出来る。

３００・・定着装置、１１・・第１の回転体、３・・第２の回転体、Ｎ・・ニップ部、４１・・第３の回転体（吸熱回転体：冷却手段、２１０・・接離機構、２２０・・当接離間検知部、Ｆａ・Ｆｂ・Ｆｃ・・冷却手段（冷却ファン）、２００・・制御部、１０２Ｂ・・選択部（表示部）Ｐ・・記録材、ｔ・・トナー像

Claims (6)

1. 記録材を載置する載置部と、
   前記載置部より搬送されてきた記録材にトナー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トナー像を記録材に加熱定着する加熱回転体と、前記加熱回転体と記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧回転体とを有する定着部と、
   前記加圧回転体を冷却する冷却部と、
   表示部と、
   一方の面にトナー像が定着済みの記録材を前記載置部に載置して、他方の面にトナー像を形成し定着する画像形成モードを実行する実行部と、
   前記表示部に表示され、前記画像形成モードを選択する選択部と、を備え、
   前記実行部は、前記選択部で前記画像形成モードが選択されて画像形成を行う場合に、画像形成動作を開始する前に、前記冷却部により前記加圧回転体を冷却しながら、前記加熱回転体と前記加圧回転体とを回転させて前記定着部を立ち上げる動作を行う、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 記録材を載置する載置部と、
   前記載置部より搬送されてきた記録材にトナー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トナー像を記録材に加熱定着する加熱回転体と、前記加熱回転体と記録材を挟持搬送するニップ部を形成する加圧回転体とを有する定着部と、
   前記加圧回転体を冷却する冷却部と、
   表示部と、
   一方の面にトナー像が定着済みの記録材を前記載置部に載置して、他方の面にトナー像を形成し定着する画像形成モードを実行する実行部と、
   前記表示部に表示され、前記画像形成モードを選択する選択部と、
   一方の面にトナー像が定着済みの記録材の種類を選択する記録材選択部と、を備え、
   前記実行部は、前記選択部で前記画像形成モードが選択され、前記記録材選択部で所定の坪量以上の記録材が選択されて画像形成を行う場合に、画像形成動作を開始する前に、前記冷却部により前記加圧回転体を冷却しながら、前記加熱回転体と前記加圧回転体とを回転させて前記定着部を立ち上げる動作を行う、
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記実行部は、前記選択部で前記画像形成モードが選択され、前記記録材選択部で所定の坪量未満の記録材が選択されて画像形成を行う場合、画像形成動作を開始する前に、前記冷却部の動作を停止させた状態で、前記加熱回転体と前記加圧回転体とを回転させて前記定着部を立ち上げる動作を行う、
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記冷却部は、接離手段により前記加圧回転体に対して接離可能な金属ローラと、オン／オフ制御される冷却ファンの少なくとも一方である、
   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。
5. 前記冷却部は、冷却ファンであり、
   前記実行部は、最初の記録材が前記ニップ部に到達する前にオンしている前記冷却ファンをオフする、
   ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 磁束を生ずるコイルを備え、
   前記加熱回転体は、磁束により誘導加熱される導電層を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の画像形成装置。