(57)【要約】【課題】電源投入直後において良好な定着性能と良好な用紙カール性能との両立を図る。【解決手段】定着ローラ４１を軸支している定着フレーム４８に、加圧ローラ４４を軸支している加圧レバー４９を揺動自在に連結し、モータ６１によって、駆動ギヤ５９,セクタギヤ５８,圧接調整レバー５１および圧接ばね５７を介して加圧レバー４９の回動位置を調整して、定着圧接力のモードを重圧接モードと軽圧接モードとに設定するように構成する。そして、制御部１４によって、電源投入直後の立ち上げ時に、温湿度センサ６７で検知された温湿度に基づいて、現在の温湿度環境がＨＨ環境の場合には、用紙のカール性能不良を改善するために重圧接モードに設定する一方、ＬＬ環境の場合には、定着性能不良を改善するために軽圧接モードに設定する。こうして、良好な定着性能と良好な用紙カール性能との両立を図る。【選択図】図２
2010152402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源と、
上記熱源から供給される熱によって加熱されると共に、回動可能な定着ローラと、
上記定着ローラの表面に回転可能に圧接されてニップ部を形成すると共に、上記ニップ部によって、記録媒体の表面に形成されている未定着のトナー画像を上記記録媒体に定着させる加圧ローラと、
予め設定された条件が成立するか否かを判別すると共に、上記条件が成立する場合に、上記定着ローラと上記加圧ローラとの上記ニップ部のニップ圧力を調整する圧力調整部と
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載の定着装置において、
上記予め設定された条件は、上記ニップ部近傍の温度が第１所定値以上であり且つ上記ニップ部近傍の湿度が第２所定値以上である、あるいは、上記ニップ部近傍の温度が上記第１所定値より低い第３所定値以下であり且つ上記ニップ部近傍の湿度が上記第２所定値より低い第４所定値以下である
ことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１に記載の定着装置において、
上記予め設定された条件は、上記記録媒体の厚みが第１所定値以上である、あるいは、上記記録媒体の厚みが上記第１所定値より小さい第２所定値以下である
ことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項１に記載の定着装置において、
上記予め設定された条件は、上記熱源オン時における上記定着ローラの表面温度が第１所定値以上である、あるいは、上記熱源オン時における上記定着ローラの表面温度が上記第１所定値より低い第２所定値以下である
ことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項１に記載の定着装置において、
上記予め設定された条件は、上記熱源オン時における上記加圧ローラの表面温度が第１所定値以上である、あるいは、上記熱源オン時における上記加圧ローラの表面温度が上記第１所定値より低い第２所定値以下である
ことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１に記載の定着装置において、
上記予め設定された条件は、上記定着ローラと上記加圧ローラとの表面温度差が第１所定値以上である、あるいは、上記定着ローラと上記加圧ローラとの表面温度差が上記第１所定値より低い第２所定値以下である
ことを特徴とする定着装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までの何れか１つに記載の定着装置において、
上記圧力調整部は、上記ニップ部のニップ圧力を調整することによって、上記定着ローラから上記加圧ローラへの熱の移動量を調整する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項８】
熱源と、
上記熱源から供給される熱によって加熱されると共に、回動可能な定着ローラと、
上記定着ローラの表面に回転可能に圧接されてニップ部を形成すると共に、上記ニップ部によって、記録媒体の表面に形成されている未定着のトナー画像を上記記録媒体に定着させる加圧ローラと、
上記定着ローラの表面温度を検知する第１温度検知部と上記加圧ローラの表面温度を検知する第２温度検知部とのうちの少なくとも何れかと、
上記第１温度検知部による検知温度と上記第２温度検知部による検知温度とのうちの少なくとも何れかに基づいて、上記定着ローラと上記加圧ローラとの上記ニップ部のニップ圧力を調整する圧力調整部と
を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項８に記載の定着装置において、
上記定着ローラの表面温度を検知する上記第１温度検知部を備えて、
上記圧力調整部は、上記第１温度検知部によって検知された上記熱源オン時における上記定着ローラの表面温度が所定温度以下である場合に、上記ニップ部のニップ圧力を所定のニップ圧力よりも低くなるように調整する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の定着装置において、
上記定着ローラの表面温度を検知する上記第１温度検知部を備えて、
上記圧力調整部は、上記第１温度検知部によって検知された上記熱源オン時における上記定着ローラの表面温度が所定温度以上である場合に、上記ニップ部のニップ圧力を所定のニップ圧力よりも高くなるように調整する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の定着装置において、
上記加圧ローラの表面温度を検知する上記第２温度検知部を備えて、
上記圧力調整部は、上記第２温度検知部によって検知された上記熱源オン時における上記加圧ローラの表面温度が所定温度以下である場合に、上記ニップ部のニップ圧力を所定のニップ圧力よりも低くなるように調整する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
請求項８に記載の定着装置において、
上記加圧ローラの表面温度を検知する上記第２温度検知部を備えて、
上記圧力調整部は、上記第２温度検知部によって検知された上記熱源オン時における上記加圧ローラの表面温度が所定温度以上である場合に、上記ニップ部のニップ圧力を所定のニップ圧力よりも高くなるように調整する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項１３】
請求項８に記載の定着装置において、
上記定着ローラの表面温度を検知する第１温度検知部と、上記加圧ローラの表面温度を検知する第２温度検知部とを備えて、
上記圧力調整部は、
上記第１温度検知部によって検知された上記定着ローラの表面温度と、上記第２温度検知部によって検知された上記加圧ローラの表面温度との温度差が、第１所定温度を超える場合には、上記ニップ部のニップ圧力を第１所定値よりも高くなるように調整する一方、
上記第１温度検知部によって検知された上記定着ローラの表面温度と、上記第２温度検知部によって検知された上記加圧ローラの表面温度との温度差が、上記第１所定温度より低い第２所定温度以内である場合には、上記ニップ部のニップ圧力を上記第１所定値より低い第２所定値よりも低くなるように調整する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項１４】
記録媒体の表面に、帯電したトナーによって未定着のトナー画像を形成する画像形成部と、
請求項１から請求項１３までの何れか一つに記載の定着装置と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転写紙上に形成された未定着のトナー画像を定着させる定着装置およびそれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、複写機またはプリンタ等において、転写紙上に静電転写されたトナー画像を定着させる定着装置として、図１０に示すようなものがある。この図１０に示す定着装置は、所謂２ローラ式定着装置であり、用紙１におけるトナー画像が静電転写された側(以下、トナー定着面側と言う)に在って熱源４を有する定着ローラ２と、用紙１に対して上記トナー定着面側とは反対側(以下、反対面側と言う)に定着ローラ２と平行に配置された加圧ローラ３との２つのローラによって、トナー５が静電転写されている用紙１を加圧して、熱と圧力とでトナー５を用紙１上に定着させるように構成されている。
【０００３】
上記定着ローラ２は、定着性確保のためにニップ部を広く形成する必要がある。そのために、定着ローラ２は金属で形成された円筒状の芯金６の表面を、厚肉のゴム材料７で円筒状に覆って構成されている。そして、熱源４は、芯金６の中心軸に沿って配置されている。加圧ローラ３も同様に、加圧性およびニップ性確保のために、金属で形成された円筒状の芯金８の表面を、厚肉のゴム材料９で円筒状に覆って構成されている。
【０００４】
上述のように、厚肉で熱容量の大きい定着ローラ２を使用した場合、熱源４用の電源がオンされてからゴム材料７の表面が所定の温度に至ってコピー可能になるまでの時間(以下、ウォームアップタイム(ＷＵＴ)と言う)として６分〜７分程度が必要であり、電源投入時の待ち時間が長いという欠点がある。
【０００５】
このような上記ウォームアップタイムが長いという欠点を解消して、上記ウォームアップタイムの短縮を図るために、所謂３ローラ式定着装置が出現している。図１１は、特開２００２‐２４４４８４号公報(特許文献１)に開示された３ローラ式の定着装置を示す。
【０００６】
図１１に示すように、上記特許文献１に開示された定着装置１０１においては、定着ローラ１０２と、加熱ローラ１０３と、定着ローラ１０２と加熱ローラ１０３との間に張架された定着ベルト１０４と、定着ローラ１０２に対向して配置され、定着ベルト１０４を挟んで定着ローラ１０２に圧接された加圧ローラ１０５と、を有して構成されている。
【０００７】
上記加熱ローラ１０３は、薄肉の金属で円筒形に形成されており、その回転中心部には熱源としてハロゲンヒータ１０６を有している。また、定着ローラ１０２は、上記トナー定着面側に加熱ローラ１０３と平行に配置され、金属によって円筒形に形成された芯金１０２aと、この芯金１０２aの外周面に形成されたシリコーンゴム層１０２bとを有している。また、加圧ローラ１０５は、上記反対面側に定着ローラ１０２に対向して配置され、定着ローラ１０２と同様に、金属によって円筒形に形成された芯金１０５aと、この芯金１０５aの外周面に形成されたシリコーンゴム層１０５bとを有している。尚、加圧ローラ１０５も、回転中心部には熱源としてハロゲンヒータ１０７を有している。また、定着ベルト１０４は、加熱ローラ１０３と定着ローラ１０２とによって駆動されると共に、加熱ローラ１０３によって、回転時も加熱ローラ１０３と略同程度に加熱される。
【０００８】
上記特許文献１に開示された定着装置１０１の場合には、ハロゲンヒータ１０６を有する加熱ローラ１０３は、薄肉の金属で円筒形に形成されているため熱容量が小さく、加熱ローラ１０３上に位置する定着ベルト１０４の熱容量も、その体積が小さいため小さい。そのために、定着ベルト１０４は急激な温度上昇が可能であり、回転状態においても加熱ローラ１０３に接触すると急激に温度が上昇することになる。こうして、温度上昇した定着ベルト１０４は、回転されて加圧ローラ１０５とのニップ部に到達して定着可能状態となる。
【０００９】
すなわち、この３ローラ式定着装置の場合には、上記ウォームアップタイムは３０秒〜４５秒程度であり、電源投入時の待ち時間が短いという利点がある。
【００１０】
しかしながら、上記各従来の定着装置には、以下のような問題がある。
【００１１】
すなわち、上記２ローラ式定着装置および上記３ローラ式定着装置の両者に共通していることであるが、両定着装置で用いられる加圧ローラ３および加圧ローラ１０５は、ニップ幅確保のために、金属製の円筒状の芯金８および芯金１０５aの表面に、熱容量の大きい中肉乃至厚肉のゴム材料９およびシリコーンゴム層１０５bで被覆されて構成されている。したがって、加圧ローラ３および加圧ローラ１０５も、定着ローラ２および定着ローラ１０２の場合と同様に、電源投入時における温度上昇が緩やかであり、図４に示す定着装置における加圧ローラ３のごとく内側に熱源としてのヒータが設置されていない定着装置の場合には、なおさら加圧ローラ３の表面温度の立ち上がりが遅い。
【００１２】
一方において、上記定着装置を搭載した複写機等において、電源オンの直後(例えば、朝一番等)における定着性能は、主に定着ローラの表面温度(上記３ローラ定着装置の場合には上記定着ベルトの表面温度)が支配的であり、この定着ローラの表面温度(定着ベルトの表面温度)が所定温度(一般には１８０℃〜２００℃程度)に達するまでの時間で、朝一番等における上記ウォームアップタイムが決定されることになる。
【００１３】
その理由は、トナーを用紙に定着させる側に在る定着ローラの温度の方が、用紙におけるトナー定着側とは反対側の裏面側から上記用紙に圧接される加圧ローラの温度よりも、定着性能を良好にするための影響が大きいからである。したがって、朝一番の定着性能を良好にするには、上記定着ローラの温度を支配的に温める必要がある。
【００１４】
そこで、一般的に、定着装置においては、総ワッテイジ(１０００Ｗ程度)のうちの８割〜１０割(８００Ｗ〜１０００Ｗ)を、上記定着ローラ内のヒータ加熱用として使用し、残りの０割〜２割(０Ｗ〜２００Ｗ)を上記加圧ローラ内のヒータ加熱用として使用するようにしている。そのため、図１２に示すように、定着装置における朝一番では、定着ローラの温度は急激に上昇する一方、加圧ローラの温度は緩やかに上昇する。但し、図１２においては、３ローラ式の定着装置の場合であって、定着用の総ワッテイジの全てが定着ローラ側のヒータ加熱に使用されており、加圧ローラにはヒータが内蔵されていない場合である。
【００１５】
図１２において、室温が２０℃程度において、上記定着装置の電源がオンされると、定着ローラは、３０秒程度で２００℃まで昇温される。一方、加圧ローラは、ヒータが内蔵されていないので３０秒程度では５０℃程度までしか上昇しない。そして、定着ローラ内のヒータは、定着ローラの温度が温調温度である２００℃に達した時点でオフとなり、その後は２００℃(温調温度)未満でオンとなり、２００℃以上でオフとなる温調制御を繰り返す。この温調制御間に、加圧ローラは定着ローラによって加熱されて昇温されるのであるが、加圧ローラの飽和温度である１２０℃程度まで昇温されるには、１２０秒程度の時間が掛かることになる。
【００１６】
ところで、図１２に示すような上記定着装置の立ち上がり時における上記定着ローラ温度と上記加圧ローラ温度との温度差(つまり、定着ローラ温度が２００℃であり、加圧ローラ温度が５０℃であるから、１５０℃(２００℃−５０℃))においては、用紙のカール性が悪化するという問題が発生する。
【００１７】
図１３に、用紙カールのメカニズムを示す。未定着トナー(図示せず)が付着した用紙１１１が定着装置に搬送されて来ると、定着ローラ１１２と加圧ローラ１１３とのニップ部１１４において、熱と圧力とによって未定着トナーが用紙に定着される。その際に、上記立ち上がり時のように、定着ローラ１１２の表面温度の方が加圧ローラ１１３の表面温度よりも高い場合は、図１３(a)に示すように、用紙１１１内に存在する水分１１５はニップ部１１４における定着ローラ１１２側からより多く蒸発し、温度の低い加圧ローラ１１３側からはあまり蒸発されない。その結果、用紙１１１における定着ローラ１１２側は水分が少なくなる一方、加圧ローラ１１３側は水分が多くなり、非平衡状態が形成される。そして次に、用紙１１１の縦断面における中央部の水分も含めて加圧ローラ１１３側の水分が、一気に定着ローラ１１２側へ移動する。
【００１８】
その結果、図１３(b)に示すように、上記用紙１１１は、定着ローラ１１２側で水分が多く、加圧ローラ１１３側で水分が少ない状態になり、用紙１１１の定着ローラ１１２側は集まった水分によって膨張する一方、加圧ローラ１１３側は逃げた水分によって収縮する。この一側の膨張と他側の収縮とが用紙１１１のカールのメカニズムであり、図１３の場合、用紙１１１は加圧ローラ側に折れ曲がった様なバックカールになる。
【００１９】
用紙カールはこのようなメカニズムであるために、用紙１１１のカールは、定着ローラ１１２の温度と加圧ローラ１１３の温度との温度差が大きければ大きい程悪化する。そのため、用紙１１１内に水分が多く存在する高温高湿環境(ＨＨ環境)においてはその程度は大きく不利であり、低温低湿環境(ＬＬ環境)においてはその程度は小さく有利である。一方において、定着性能は、熱と圧力とでトナーを溶解して定着させる能力であるため、高温高湿環境(ＨＨ環境)において有利であり、低温低湿環境(ＬＬ環境)においては不利となる。したがって、定着性能とカール性との有利/不利は、環境条件に対してトレードオフの関係になっている。
【００２０】
ところで、上記定着ローラの表面温度と上記加圧ローラの表面温度との温度差は、定着ローラと加圧ローラとのニップ荷重である定着圧接力によって制御することができる。そして、近年、定着圧接力のモードとして、圧接力の強い重圧接と圧接力の弱い軽圧接との二つのモードを有する定着装置が出現している。このような重圧接モードと軽圧接モードとを有する装置として、特開昭６１‐２９４４７５号公報(特許文献２)に開示された静電記録装置がある。
【００２１】
上記特許文献２に開示された静電記録装置においては、図１４に示すように、定着器１２１は、内部にヒータ１２２を有する定着ローラ１２３と、この定着ローラ１２３に圧接する加圧ローラ１２４とを備えている。定着ローラ１２３は装置本体(図示せず)に軸支されており、加圧ローラ１２４はその両端をレバー１２５によって支持されている。また、レバー１２５の一端は上記装置本体に固定されたピンで揺動自在に支持され、他端は圧縮バネ１２６の一端によって定着ローラ１２３を押圧する方向に付勢されている。尚、圧縮バネ１２６の他端は、上記装置本体の底部に固定された支点１２７の周りに揺動するレバー１２８の一端に支持されたスプリング受け１２９で支持されている。
【００２２】
転写材モードとして封筒モードが選択され、センサＳにより封筒先端が検知されると、ステッピングモータ１３０,ウォーム１３１,ウォームホイール１３２を介してカム１３３を回転させ、カム１３３とレバー１２８の他端との係合点の位置を上げる。こうして、加圧ローラ１２４と定着ローラ１２３との定着圧接力を普通紙よりも低下させるようになっている。
【００２３】
以上のごとく、封筒のように紙しわ等の異常が出易い用紙の場合には、軽圧接モードに設定することによって、紙しわの発生を防ぐことができる。その際に、上記重圧接モードと上記軽圧接モードとに切り換えることによって、定着ローラと加圧ローラとの間の熱伝達度が変わり、定着ローラの表面温度と加圧ローラの表面温度との温度差を制御可能になるのである。
【００２４】
図１５に、定着圧接力のモードによる温度差制御のメカニズムを示す。図１５(a)に示す重圧接モードの場合には、定着ローラ１２３と加圧ローラ１２４とが強く圧接される。これに対し、図１５(b)に示す軽圧接モードの場合には、定着ローラ１２３と加圧ローラ１２４とが弱く圧接される。定着ローラ１２３および加圧ローラ１２４は、ニップ部を確保するために、表面材として弾性体であるゴムが用いられている。そのため、重圧接モードの場合にはニップ幅が広くなり、軽圧接モードの場合にはニップ幅が狭くなる。そうすると、定着ローラ１２３と加圧ローラ１２４との間の熱移動は、ニップ幅(接触面積)が広い上記重圧接モードで盛んになり、上記軽圧接モードでは不活発になる。したがって、上記重圧接モードの方が、高温である定着ローラ１２３の熱が、低温である加圧ローラ１２４に活発に移動するのである。
【００２５】
一例として、上記３ローラ式定着装置による朝一番での定着ローラおよび加圧ローラの温度上昇の様子を図１６に示す。図１６において、室温が２０℃程度において、定着装置の電源がオンされ、定着ローラ用のヒータがオンされると、上記重圧接モードおよび上記軽圧接モードの何れの場合にも、ヒータワッテイジの大きい定着ローラが急激に温度上昇し、ヒータワッテイジの少ない(あるいは無い)加圧ローラは緩やかに温度上昇する。その際に、熱移動の盛んな重圧接モードの場合には、急激に温度上昇している定着ローラの熱が活発に加圧ローラ側へ移動するために、加圧ローラ温度の立ち上がりが速くなる。その結果、加圧ローラに熱を奪われる定着ローラ温度の立ち上がりが遅くなる。これに対し、熱移動の不活発な軽圧接モードの場合には、重圧接モードに比べて、加圧ローラ温度の立ち上がりが遅くなる。その結果、加圧ローラに熱を奪われ難い定着ローラ温度の立ち上がりが、重圧接モードに比べて速くなる。
【００２６】
図１６に示す例の場合には、定着ローラ用のヒータがオンされた後に３０秒が経過した時点において、定着ローラ温度/加圧ローラ温度は、重圧接モードの場合には１７０℃/８０℃であり、軽圧接モードの場合には２００℃/５０℃である。
【００２７】
しかしながら、上記特許文献２に開示された従来の静電記録装置においては、以下のような問題がある。
【００２８】
すなわち、上記静電記録装置の立ち上げ時に、定着性能を良くするために、定着圧接力のモードとして軽圧接モードを設定し、定着性能に支配的である定着ローラの表面温度をより高くしようとすると、図１６から分かるように、加圧ローラの表面温度が低くなってしまう。そのために、定着ローラの表面温度と加圧ローラの表面温度との差が大きくなり(図１６に示す例の場合には１５０℃(＝２００℃−５０℃))、上述したように、用紙のカール性能が悪化してしまうという問題がある。
【００２９】
そこで、逆に、用紙のカール性能を良くしようとして、定着ローラと加圧ローラとの表面温度差が小さい重圧接モードに設定すれば、定着ローラと加圧ローラとの温度差は小さくなるが、定着ローラ温度の立ち上がりが遅くなるため、朝一番における定着性能が悪くなるか、あるいは、ウォームアップタイムが長くなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３０】
【特許文献１】特開２００２‐２４４４８４号公報
【特許文献２】特開昭６１‐２９４４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
そこで、この発明の課題は、電源投入直後において特に良好な定着性能と良好な用紙カール性能との両立を図ることができる定着装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
上記課題を解決するため、この発明の定着装置は、
熱源と、
上記熱源から供給される熱によって加熱されると共に、回動可能な定着ローラと、
上記定着ローラの表面に回転可能に圧接されてニップ部を形成すると共に、上記ニップ部によって、記録媒体の表面に形成されている未定着のトナー画像を上記記録媒体に定着させる加圧ローラと、
予め設定された条件が成立するか否かを判別すると共に、上記条件が成立する場合に、上記定着ローラと上記加圧ローラとの上記ニップ部のニップ圧力を調整する圧力調整部と
を備えたことを特徴としている。
【００３３】
上記定着ローラと上記加圧ローラとの上記ニップ部のニップ圧力を変化させることによって、上記定着ローラから上記加圧ローラへの熱移動が変化し、延いては上記定着ローラの表面温度および上記定着ローラと上記加圧ローラとの表面温度差を変えることが可能になる。
【００３４】
上記構成によれば、圧力調整部によって、予め設定された条件が成立する場合に上記ニップ圧力を調整するので、上記条件に応じて上記定着ローラの表面温度および上記定着ローラと上記加圧ローラとの温度差を調整して、良好な定着性能と良好な用紙カール性能との両立を図ることが可能になる。特に電源投入直後において有効である。
【００３５】
また、この発明の定着装置は、
熱源と、
上記熱源から供給される熱によって加熱されると共に、回動可能な定着ローラと、
上記定着ローラの表面に回転可能に圧接されてニップ部を形成すると共に、上記ニップ部によって、記録媒体の表面に形成されている未定着のトナー画像を上記記録媒体に定着させる加圧ローラと、
上記定着ローラの表面温度を検知する第１温度検知部と上記加圧ローラの表面温度を検知する第２温度検知部とのうちの少なくとも何れかと、
上記第１温度検知部による検知温度と上記第２温度検知部による検知温度とのうちの少なくとも何れかに基づいて、上記定着ローラと上記加圧ローラとの上記ニップ部のニップ圧力を調整する圧力調整部と
を備えたことを特徴としている。
【００３６】
上記熱源をオンする際には、上記定着ローラおよび上記加圧ローラの表面温度は、環境温度と略同じ温度を呈している。したがって、上記熱源オン時に、上記定着ローラおよび上記加圧ローラの少なくとも何れかの表面温度を検知することによって、環境温湿度を検知することが可能になる。
【００３７】
また、上記定着ローラと上記加圧ローラとの上記ニップ部のニップ圧力を変化させることによって、上記定着ローラから上記加圧ローラへの熱移動が変化し、延いては上記定着ローラの表面温度および上記定着ローラと上記加圧ローラとの表面温度差を変えることが可能になる。
【００３８】
上記構成によれば、上記圧力調整部は、上記第１温度検知部による上記定着ローラの検知温度と、上記第２温度検知部による上記加圧ローラの検知温度との少なくとも何れかに基づいて、上記定着ローラと上記加圧ローラとの上記ニップ部のニップ圧力を調整するので、上記環境温湿度に応じて上記定着ローラの表面温度および上記定着ローラと上記加圧ローラとの温度差を調整して、良好な定着性能と良好な用紙カール性能との両立を図ることが可能になる。特に電源投入直後において有効である。
【００３９】
また、この発明の画像形成装置は、
記録媒体の表面に、帯電したトナーによって未定着のトナー画像を形成する画像形成部と、
請求項１から請求項１３までの何れか一つに記載の定着装置と
を備えたことを特徴としている。
【００４０】
上記構成によれば、定着ローラと加圧ローラとのニップ圧力を調整して、上記定着ローラの表面温度および上記定着ローラと上記加圧ローラとの温度差を調整することにより、電源投入直後において良好な定着性能と良好な用紙カール性能との両立を図ることを可能にする定着装置を備えている。したがって、朝一番等の電源投入直後におけるウォームアップタイムを長引かせることなく、良好な定着を行うことができる。
【発明の効果】
【００４１】
以上より明らかなように、この発明の定着装置は、圧力調整部によって、予め設定された条件が成立する場合に定着ローラと加圧ローラとのニップ部のニップ圧力を調整するので、上記条件に応じて上記定着ローラの表面温度および上記定着ローラと上記加圧ローラとの温度差を調整して、特に電源投入直後において良好な定着性能と良好な用紙カール性能との両立を図ることが可能になる。
【００４２】
また、この発明の定着装置は、圧力調整部によって、第１温度検知部による定着ローラの検知温度と、第２温度検知部による加圧ローラの検知温度との少なくとも何れかに基づいて、上記定着ローラと上記加圧ローラとの上記ニップ部のニップ圧力を調整するので、上記環境温湿度に応じて上記定着ローラの表面温度および上記定着ローラと上記加圧ローラとの温度差を調整して、電源投入直後において良好な定着性能と良好な用紙カール性能との両立を図ることが可能になる。
【００４３】
また、この発明の画像形成装置は、定着ローラと加圧ローラとのニップ部のニップ圧力を調整して、上記定着ローラの表面温度および上記定着ローラと上記加圧ローラとの温度差を調整することにより、電源投入直後において良好な定着性能と良好な用紙カール性能との両立を図ることを可能にする定着装置を備えているので、朝一番等の電源投入直後におけるウォームアップタイムを長引かせることなく、良好な定着を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の画像形成装置における全体の構成を示す図である。
【図２】図１における定着部の構成を示す概略断面図である。
【図３】図２に示す定着部の概略平面図である。
【図４】モータの回転時間と加圧ローラの移動方向とニップ幅との関係を示す図である。
【図５】モータの回転角度と加圧ローラの移動方向とニップ幅との関係を示す図である。
【図６】モータの入力パルス数とニップ幅との関係を示す図である。
【図７】駆動トルクとニップ幅との関係を示す図である。
【図８】ＨＨ環境とＬＬ環境とにおける定着ローラおよび加圧ローラの表面温度の変化を示す図である。
【図９】厚紙時と薄紙時とにおける定着ローラおよび加圧ローラの表面温度の変化を示す〜図である。
【図１０】従来の２ローラ式定着装置の構成を示す概略断面図である。
【図１１】従来の３ローラ式定着装置の構成を示す概略断面図である。
【図１２】図１０および図１１に示す従来の定着装置における電源投入直後のヒ−タ温度と定着ローラおよび加圧ローラの表面温度との経時変化を示す図である。
【図１３】用紙カールのメカニズムを示す図である。
【図１４】用紙種に応じて定着圧接力のモードを変更する従来の静電記録装置における定着器の概略構成を示す断面図である
【図１５】定着圧接力のモードによる温度差制御のメカニズムを示す図である。
【図１６】図１４に示す従来の定着器における重圧接モードと軽圧接モードとにおける定着ローラおよび加圧ローラの表面温度の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４６】
・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の画像形成装置における全体の構成を示す図である。以下、図１に従って、本実施の形態における画像形成装置の全体構成について、タンデム型カラーデジタルプリンタ(以下、単に「プリンタ」と言う)を例に挙げて説明する。
【００４７】
上記プリンタ１０は、周知の電子写真方式により画像を形成するものであり、図１に示すように、画像プロセス部１１と、給送部１２と、定着部１３と、制御部１４とを含み、例えばＬＡＮ(Local Area Network)等で成るネットワークに接続されて、外部の端末装置(図示せず)からのプリントジョブの実行指示を受けると、その実行指示に従って、イエロー,マゼンタ,シアンおよびブラック色からなるカラーの画像を形成する。以下、イエロー,マゼンタ,シアンおよびブラックの各再現色をＹ,Ｍ,ＣおよびＫと表し、各再現色に関連する部材番号にこのＹ,Ｍ,Ｃ,Ｋを添字として付加する。
【００４８】
上記画像形成部としての画像プロセス部１１は、各再現色Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ夫々に対応する作像部１５Ｙ,１５Ｍ,１５Ｃ,１５Ｋおよび中間転写ベルト１６等を含んで構成されている。
【００４９】
上記作像部１５Ｙ〜１５Ｋは、感光体ドラム１７Ｙ〜１７Ｋ、感光体ドラム１７Ｙ〜１７Ｋの周囲に配設された帯電器１８Ｙ〜１８Ｋ、露光部１９Ｙ〜１９Ｋ、現像器２０Ｙ〜２０Ｋ、一次転写ローラ２１Ｙ〜２１Ｋ、感光体ドラム１７Ｙ〜１７Ｋを清掃するためのクリーナ２２Ｙ〜２２Ｋ等を含んでおり、感光体ドラム１７Ｙ〜１７Ｋ上に再現色Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋのトナー像を作像する。尚、露光部１９Ｙは、その内部に、レーザダイオードと、このレーザダイオードから出射されるレーザビームを偏向して感光体ドラム１７Ｙの表面を主走査方向に露光走査させるためのポリゴンミラーと、走査レンズ等を備えている。他の露光部１９Ｍ〜１９Ｋも同様の構成を有している。
【００５０】
また、上記画像プロセス部１１を構成する中間転写ベルト１６は、無端状のベルトであり、駆動ローラ２３と従動ローラ２４とによって張架されて、ベルト駆動モータ２５によって矢印方向に回転駆動される。
【００５１】
上記給送部１２は、記録用のシートとしての用紙Ｓを収容する絵紙カセット２６と、絵紙カセット２６内の用紙Ｓを搬送路２７上に１枚ずつ繰り出す繰り出しローラ２８と、繰り出された用紙Ｓを搬送する搬送ローラ対２９と、用紙Ｓを二次転写位置３０に送り出すタイミングを取るタイミングローラ対３１と、二次転写位置３０において中間転写ベルト１６を挟んで駆動ローラ２３に圧接される二次転写ローラ３２と、を含んで構成されている。
【００５２】
上記二次転写ローラ３２は、例えばＮＢＲ(ニトリルゴム)にイオン導電性物質を添加して発泡させた導電性の弾性ローラであり、二次転写ローラ駆動モータ３３によって駆動されて、矢印方向に回転駆動される。また、二次転写ローラ３２には、二次転写電圧出力部３４から出力される二次転写電圧が印加される。これにより、二次転写ローラ３２と駆動ローラ２３と間に、二次転写のための静電力が作用する。
【００５３】
上記定着部１３は、後に詳述するように定着ローラと加圧ローラとを有し、所定の定着温度で用紙Ｓを加熱加圧してトナー像を定着させる。
【００５４】
上記構成を有する本画像形成装置における画像形成動作（トナー像形成、用紙給送、トナー像の用紙への転写、トナー像の定着、および用紙排出）について以下に説明する。
【００５５】
上記制御部１４は、上記外部の端末装置からの画像信号を各再現色Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ用のデジタル信号に変換して、露光部１９Ｙ〜１９Ｋの上記レーザダイオードを駆動させるための駆動信号を生成する。そして、この生成された駆動信号によって露光部１９Ｙ〜１９Ｋの上記レーザダイオードが駆動されてレーザビームＬが出射され、感光体ドラム１７Ｙ〜１７Ｋが露光走査される。
【００５６】
ここで、上記感光体ドラム１７Ｙ〜１７Ｋは、露光部１９Ｙ〜１９Ｋによる露光走査が行われる前に、予め帯電器１８Ｙ〜１８Ｋによって一様に帯電されている。そして、露光部１９Ｙ〜１９ＫからのレーザビームＬによる露光走査によって、感光体ドラム１７Ｙ〜１７Ｋに静電潜像が形成されるのである。
【００５７】
そして、各静電潜像は、上記現像器２０Ｙ〜２０Ｋによってトナーで現像される。こうして得られた感光体ドラム１７Ｙ〜１７Ｋ上のトナー像は、一次転写ローラ２１Ｙ〜２１Ｋと感光体ドラム１７Ｙ〜１７Ｋとの間に作用する静電力によって中間転写ベルト１６上に一次転写される。その際に、各色のトナー像が中間転写ベルト１６上の同じ位置に重ね合わせて転写されるように、各色の作像動作はタイミングをずらして実行される。こうして、中間転写ベルト１６上に重ね合わせて一次転写された各色トナー像は、中間転写ベルト１６の回動によって二次転写位置３０に移動する。
【００５８】
上述した上記中間転写ベルト１６上に対する各色の作像動作にタイミングを合わせて、給送部１２からタイミングローラ対３１によって用紙Ｓが給送されており、用紙Ｓは中間転写ベルト１６と二次転写ローラ３２との間に挟まれて搬送され、上記転写ローラとしての二次転写ローラ３２と駆動ローラ２３との間に作用する静電力によって、中間転写ベルト１６上のトナー像が一括して用紙Ｓ上に二次転写される。
【００５９】
こうして、上記二次転写位置３０を通過した用紙Ｓは定着部１３に搬送され、定着部１３でトナー像が加熱・加圧されて用紙Ｓに定着された後、排出ローラ３５によって排出され、収容トレイ３６に収容される。
【００６０】
以下、上記定着部１３の構成とその動作について、詳細に説明する。
【００６１】
図２は、上記定着部１３の構成を示す概略断面図である。図２において、本実施の形態における定着部１３は、所謂３ローラ式定着装置である。そして、温湿度環境に応じて、定着圧接力のモードを切り換え設定するようになっている。
【００６２】
図２に示すように、上記定着部１３は、定着ローラ４１と、加熱ローラ４２と、定着ローラ４１と加熱ローラ４２との間に張架された定着ベルト４３と、定着ローラ４１に対向して配置され、定着ベルト４３を挟んで圧接ばね５７によって定着ローラ４１に圧接された加圧ローラ４４と、を有して構成されている。
【００６３】
上記加熱ローラ４２は、薄肉の金属で円筒形に形成されており、その回転中心部には熱源としてハロゲンヒータ４５を有している。尚、上記熱源は、ハロゲンヒータに限定するものではなく、ニクロム線ヒータ、セラミックヒータ、キセノンヒータ等によって構成することも可能であり、また、ＩＨ加熱方式、サーフ加熱方式を採用することもできる。
【００６４】
また、上記定着ローラ４１は、用紙Ｓにおけるトナー画像が静電転写されている側(以下、トナー定着面側と言う)に加熱ローラ４２と平行に配置され、鉄やアルミニウム等の金属によって円筒形に形成された芯金４１aと、この芯金４１aの外周面に形成されたシリコン等のゴム層４１bとを有している。尚、ゴム層４１bは、上記シリコンに限らず、ウレタン,ＮＢＲまたはＥＰＤＭ(エチレン‐プロピレン‐ジエンゴム)等を用いることも可能である。
【００６５】
また、上記加圧ローラ４４は、用紙Ｓに対して上記トナー定着面側とは反対側(以下、反対面側と言う)に定着ローラ４１に対向して配置され、定着ローラ４１と同様に、鉄やアルミニウム等の金属によって円筒形に形成された芯金４４aと、この芯金４４aの外周面に形成されたシリコン等のゴム層４４bとを有している。尚、ゴム層４４bは、上記シリコンに限らず、ウレタン,ＮＢＲあるいは上記ＥＰＤＭ等を用いることも可能である。加圧ローラ４４は、上述したように圧接ばね５７によって５００Ｎ(ニュートン)程度の圧力で定着ローラ４１に圧接されている。この加圧ローラ４４は、加圧ローラ駆動モータ４６によって矢印方向に回転駆動される。それに連れて、定着ローラ４１,定着ベルト４３および加熱ローラ４２も矢印方向に回転駆動される。さらに、回転中心部には熱源としてハロゲンヒータ４７を有している。この熱源は、ハロゲンヒータに限定するものではなく、ニクロム線ヒータ、セラミックヒータ、キセノンヒータ等によって構成することも可能であり、ＩＨ加熱方式、サーフ加熱方式を採用することもできる。尚、ハロゲンヒータ４７は無くとも構わない。
【００６６】
また、上記定着ベルト４３は、定着ローラ４１によって回転駆動されると共に、加熱ローラ４２によって、回転時も加熱ローラ４２と略同程度に加熱されるようになっている。
【００６７】
上述したように、上記定着部１３は、温湿度環境に応じて定着圧接力のモードを切り換え設定するのであるが、以下、定着圧接力の変更機構について説明する。
【００６８】
上記定着ローラ４１および加熱ローラ４２を軸支している定着フレーム４８に、加圧ローラ４４を軸支している加圧レバー４９が、支点軸５０によって、揺動自在に連結されている。そして、定着フレーム４８には、圧接調整レバー５１が軸５２によって回動可能に支持されている。圧接調整レバー５１の一端側に設けられた穴５３にはシャフト５４の先端が係合しており、シャフト５４に設けられたばね座５５と加圧レバー４９に設けられた受圧部５６との間には、圧接ばね５７が縮装されている。そのため、加圧レバー４９は、圧接ばね５７のばね力によって、常時定着フレーム４８から離間するように付勢されている。
【００６９】
また、上記圧接調整レバー５１の他端は軸５２を中心とする円弧の一部をなしており、この他端にはセクタギヤ５８が形成されている。そして、このセクタギヤ５８には駆動ギヤ５９が歯合し、駆動ギヤ５９は減速機構６０を介してモータ６１によって駆動されるようになっている。
【００７０】
こうして、上記圧接調整レバー５１の回動位置を、その他端のセクタギヤ５８に歯合する駆動ギヤ５９を介してモータ６１により無段階に変位させることによって、圧接ばね５７が加圧ローラ４４を定着ローラ４１に圧接させるばね力を無段階に調整し、圧接ばね５７のばね力の変更によってニップ部６２のニップ幅Ｂを無段階に変更できるのである。すなわち、具体的には、モータ６１の回転位置を制御部１４で制御することによって、ニップ部６２のニップ幅Ｂを無段階に変更するのである。
【００７１】
図３は、図２に示す定着部１３の概略平面図である。図３に示すように、圧接調整レバー５１の側部に、水平に突出して圧接調整レバー５１と共に移動する移動部６３を設けている。また、定着フレーム４８の側方には、圧接調整レバー５１側の移動部６３を検知するフォトインタラプタ６４等のセンサを設けている。そして、圧接調整レバー５１が定着ローラ４１と加圧ローラ４４との基準圧接位置に対応した回動位置にあるか否かを、移動部６３とフォトインタラプタ６４との組合わせによって検出して判定する。そして、この判定結果に応じて、制御部１は、圧接調整レバー５１の位置がノーマルな基準圧接状態になるようにモータ６１を駆動する。そうした後、これを基準として、後に詳述するように温湿度環境に応じて、加圧ローラ４４が定着ローラ４１に対して加圧側あるいは減圧側に移動するように、モータ６１によって圧接調整レバー５１を駆動する。こうして、種々の圧接状態を無段階に設定するのである。
【００７２】
また、本実施の形態の定着部１３においては、上記定着ローラ４１および上記加熱ローラ４２の加圧負荷が大きいのに対応して、定着フレーム４８の左右両側に圧接調整レバー５１を軸５２で支持して設け、両圧接調整レバー５１のセクタギヤ５８に歯合する一対の駆動ギヤ５９を駆動シャフト６５と一対の軸受６６とによって定着フレーム４８に設けている。こうして、左右一対の圧接調整レバー５１と、それに対応して加圧レバー４９の左右両側に設けられた一対の圧接ばね５７とで、加圧ローラ４４を定着ローラ４１に対し左右均等に安定して圧接するようにしている。尚、モータ６１からの駆動力は、図２に示すように、一方の駆動ギヤ５９に減速ギア６０等の減速機構を介して伝達すればよい。
【００７３】
上記構成において、上記基準圧接位置におけるニップ部６２の幅である基準ニップ幅Ｂ０からのニップ幅Ｂの調整は、例えば、図４に示すように、上記基準圧接位置からのモータ６１の回転時間と、そのときの圧接調整レバー５１の駆動方向(加圧ローラ４４の移動方向)と、ニップ幅Ｂとの関係を予め求めて、制御部１４内のメモリ等に格納しておく。そして、制御部１４は、温湿度センサ６７(図２参照)によって検知された温湿度に応じて目標とするニップ幅Ｂを求め、図４に示す関係に従って、目標ニップ幅Ｂと基準ニップ幅Ｂ０との差に応じた時間と方向にモータ６１を駆動することによって行うのである。
【００７４】
尚、その場合におけるモータ６１の駆動方向は、モータ６１の正逆方向を選択するのが簡単であるが、駆動方向切り換え機構を用いて行ってもよい。
【００７５】
また、基準ニップ幅Ｂ０からのニップ幅Ｂの調整は、図５に示すように、モータ６１あるいはモータ６１で駆動される圧接調整レバー５１の回転角度と、そのときのモータ６１あるいは圧接調整レバー５１の駆動方向(加圧ローラ４４の移動方向)と、ニップ幅Ｂとの関係を予め求めて制御部１４内のメモリ等に格納しておく。そして、制御部１４は、温湿度センサ６７によって検知された温湿度に応じて目標とするニップ幅Ｂを求め、図５に示す関係に従って、目標ニップ幅Ｂと基準ニップ幅Ｂ０との差に応じた回転角度と回転方向とに基づいてモータ６１を駆動することによっても行うことができる。
【００７６】
このニップ幅Ｂの調整方法は、上記モータ６１の駆動時間によっては制御が安定しない場合に有効であり、具体的には、モータ６１や駆動ギヤ５９、圧接調整レバー５１、加圧レバー４９に連動して回動するパルス円盤等の回動位置を、回転検知手段(図示せず)を利用して検知することによって実現することができる。
【００７７】
また、上記基準ニップ幅Ｂ０からのニップ幅Ｂの調整は、上記モータ６１が、制御部１４から供給駆動パルスによって駆動制御されるステッピングモータ等である場合には、図６に示すように、モータ６１に入力される駆動パルスのパルス数と、ニップ幅Ｂとの関係を予め求めて制御部１４内のメモリ等に格納しておく。そして、制御部１４は、温湿度センサ６７によって検知された温湿度に応じて目標とするニップ幅Ｂを求め、図６に示す関係に従って、目標ニップ幅Ｂと基準ニップ幅Ｂ０との差に応じた入力パルス数に基づいてモータ６１を駆動することによっても行うことができる。
【００７８】
また、上記加圧ローラ４４を駆動する部材の駆動トルクを検知する駆動トルク検知手段(図示せず)を設ける。そして、上記基準ニップ幅Ｂ０からのニップ幅Ｂの調整は、図７に示すように、上記駆動トルク検知手段によって検知された上記駆動トルクと、ニップ幅Ｂとの関係を予め求めて制御部１４内のメモリ等に格納しておく。そして、制御部１４は、温湿度センサ６７によって検知された温湿度に応じて目標とするニップ幅Ｂを求め、図７に示す関係に従って、目標ニップ幅Ｂと基準ニップ幅Ｂ０との差に応じた上記駆動トルクに基づいてモータ６１を駆動することによっても行うことができる。
【００７９】
以下、上記温湿度センサ６７によって検知された温湿度に応じて、ニップ部６２のニップ幅を変更する方法について、具体的に説明する。一般に、画像形成装置においては、高温高湿環境(ＨＨ)から低温低湿環境(ＬＬ)まで、幅広い温湿度環境下において使用できるものであるのが望ましい。ここで、ＨＨ環境とは、一般に３０℃/８０％程度であり、ＬＬ環境とは１０℃/１０％程度である。
【００８０】
上記ＨＨ環境においては、高温であるため定着性能が良好であり、高湿であるため用紙のカール性能に不利である。したがって、朝一番等の立ち上げ時に、定着性能に支配的である定着ローラ４１の表面温度は、上記ＬＬ環境の場合に比べてそれ程高い温度を必要とはしない。その代わりに、用紙のカール性能が悪いため、定着ローラ４１と加圧ローラ４４との表面温度差が小さいことが望ましい。
【００８１】
これに対し、上記ＬＬ環境においては、低温であるため定着性能が悪く、低湿であるため用紙のカール性能が良好である。したがって、定着性能に支配的である定着ローラ４１の表面温度は、上記ＨＨ環境の場合に比べて高い温度である必要がある。その代わり、用紙のカール性能が良好であるため、定着ローラ４１と加圧ローラ４４との表面温度差は、それほど小さくなくても良い。
【００８２】
そこで、本実施の形態においては、上記制御部１４は、温湿度センサ６７によって検知された温湿度に基づいて、現在の温湿度環境が上記ＨＨ環境であるか上記ＬＬ環境であるかを判断する。この場合、上記ＨＨ環境と上記ＬＬ環境との境界温度は、例えば上記ＨＨ環境での３０℃より５℃下の２５℃と上記ＬＬ環境での１０℃より５℃上の１５℃とし、境界湿度は、例えば上記ＨＨ環境での８０％より１０％下の７０％と上記ＬＬ環境での１０％より１０％上の２０％とすればよい。尚、上記境界温度と境界湿度とは、状況に応じて適宜設定すればよい。
【００８３】
そして、上記制御部１４は、現在の温湿度環境が上記ＨＨ環境であると判断した場合には、朝一番等の立ち上げ時に、用紙のカール性能不良を改善するために、上記定着圧接力のモードを、定着ローラ４１と加圧ローラ４４との表面温度差が小さくなる上記重圧接モードに設定する。これに対し、現在の温湿度環境が上記ＬＬ環境であると判断した場合には、朝一番等の立ち上げ時に、定着性能不良を改善するために、上記定着圧接力のモードを、定着ローラ４１の表面温度が高くなる上記軽圧接モードに設定する。
【００８４】
その場合、上記重圧接モード時におけるニップ部６２の目標ニップ幅Ｂ１と、上記軽圧接モード時における目標ニップ幅Ｂ２とを、予め設定して制御部１４内の上記メモリに登録しておく。そして、制御部１４は、上記重圧接モードに設定する場合には、目標ニップ幅Ｂ１と基準ニップ幅Ｂ０との差に応じて求めたモータ６１の回転時間や、モータ６１の回転角度や、モータ６１の入力パルス数や、加圧ローラ４４の駆動トルクを求める。そして、この求めた値に基づいてモータ６１を駆動することによって、ニップ部６２の目標ニップ幅Ｂ１が、設定された上記定着圧接力のモードに応じた所定のニップ幅Ｂに設定されるのである。尚、上記軽圧接モードに設定する場合も同様である。
【００８５】
その結果、例えば、図８に示すように、上記ＨＨ環境においては、例えば、室温が３０℃程度において、ヒータ４５,４７がオンされると、上記定着圧接力のモードが上記重圧接モードに設定されているため、定着ローラ４１から加圧ローラ４４への熱の移動量がより多くなっており、定着ローラ４１の表面温度は上記ＬＬ環境の場合程早くは立ち上がらないが、加圧ローラ４４の表面温度の立ち上がりは早い。そのため、ヒータ４５,４７のオン後２３秒程度で、定着ローラ４１の温度は略１５０℃に達し、加圧ロ−ラ４４の温度は略９０℃に達する。その場合、定着ローラ４１と加圧ロ−ラ４４との温度差は６０℃であり、この程度の小さな温度差であれば良好な用紙のカール性能を達成することができる。また、上記ＨＨ環境の場合には、元々定着性能が良好であるため、定着ローラ４１の表面温度が１５０℃程度であっても十分な定着性能を確保することができるのである。
【００８６】
これに対して、上記ＬＬ環境においては、例えば、室温が１０℃程度において、ヒータ４５,４７がオンされると、上記定着圧接力のモードが上記軽圧接モードに設定されているため、定着ローラ４１から加圧ローラ４４への熱の移動量がより少なくなっており、定着ローラ４１の表面温度は上記ＨＨ環境の場合よりも早く立ち上がるが、加圧ローラ４４の表面温度の立ち上がりは遅い。そのため、ヒータ４５,４７のオン後２３秒程度で、定着ローラ４１の温度は略１８０℃まで上昇するが、加圧ロ−ラ４４の温度は略３５℃までしか上昇しない。その場合、定着ローラ４１と加圧ロ−ラ４４との温度差は略１４５℃もあるが、上記ＬＬ環境の場合には、元々用紙のカール性は良好であるため、１４５℃程度の温度差であっても良好な用紙のカール性能を達成することができる。また、上記ＬＬ環境の場合には、定着性能が悪いのであるが、定着性能に支配的な定着ローラ４１の表面温度は略１８０℃まで上昇しているので、良好な定着性能を達成することができるのである。
【００８７】
以上の制御が画像形成動作前の準備としてのウォームアップ時に行われることより、上記ＨＨ環境時および上記ＬＬ環境時の何れの場合にも、ウォームアップタイム完了のタイミングで上記定着圧接力のモードを解除して、通常の圧接モードに戻って定着動作を開始することができる。したがって、定着ローラ４１を支配的に加熱するウォームアップタイム完了後における用紙カール性能が良好になるまでの待ち時間を無くして、実質的なウォームアップタイムの短縮を図ることができる。
【００８８】
すなわち、本実施の形態によれば、朝一番等の電源投入時であっても、良好な定着性能と良好な用紙カール性能との両立を図ることができるのである。
【００８９】
尚、本実施の形態においては、上記温湿度センサ６７によって検知された温湿度に基づいて、現在の温湿度環境が上記ＨＨ環境であるか上記ＬＬ環境であるかを検知するようにしている。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではない。
【００９０】
例えば、朝一番等の電源投入時には、上記定着ローラ４１および上記加圧ローラ４４の表面温度は、環境温度と略同じ温度を呈している。したがって、定着ローラ４１あるいは加圧ローラ４４に、定着ローラ４１の表面温度を検知する上記第１温度検知部としての第１サーミスタ(図示せず)あるいは加圧ローラ４４の表面温度を検知する上記第２温度検知部としての第２サーミスタ(図示せず)を設置し、制御部１４は、上記第１サーミスタによる検知温度あるいは上記第２サーミスタによる検知温度が、予め設定された比較値との比較結果によって、電源投入時における環境温湿度が上記ＨＨ環境であるか上記ＬＬ環境であるかを判断するように構成することも可能である。例えば、第１サーミスタまたは第２サーミスタによる検知温度が所定温度以下、つまり低温低湿である場合には、上記定着圧接力のモードが上記軽圧接モードに設定される。一方、第１サーミスタによる検知温度が所定温度以上、つまり高温高湿である場合には、上記定着圧接力のモードが上記重圧接モードに設定される。
【００９１】
勿論、上記定着ローラ４１と上記加圧ローラ４４との両方に表面温度を検知するサーミスタ(図示せず)を設置し、両サーミスタによる検知温度に基づいて電源投入時における環境温湿度を判定しても構わない。また、両サーミスタによる検知温度の差が第１の所定温度差を超える場合には定着圧接力を重圧説モードにし、第１の所定温度差より低い第２の所定温度差以内である場合には、軽圧接モードに設定するようにしても良い。
【００９２】
・第２実施の形態
本実施の形態の画像形成装置における全体の構成および定着部１３の構成は、上記第１実施の形態の場合と同じであり、説明を省略する。
【００９３】
上記第１実施の形態においては、上記定着圧接力のモードを温湿度環境に応じて切り換え設定しているが、本実施の形態においては、上記定着圧接力のモードを用紙種に応じて切り換え設定するのである。
【００９４】
一般的に、プリンタは、ある一定時間以上使用されない場合には、消費電力削減のために定着ローラ４１および加圧ローラ４４が低い温度に温調される待機モードに設定されている。この待機モード中は、定着ローラ４１の表面温度は８０℃程度であり、加圧ローラ４４の表面温度は５０℃程度である。そして、待機モード中に、ユーザーがコピースタートを支持した場合には、「しばらくお待ち下さい」等のメッセージが操作パネル等に表示された後、加熱ローラ４２のヒータ４５および加圧ローラ４４のヒータ４７がオンされて定着ローラ４１および加圧ローラ４４が温められ、表面温度が所定の温度に達してからプリンタ動作やコピー動作がスタートする。
【００９５】
厚紙は、用紙剛性が大きいためにカール性能は良好である。その代わり、用紙体積が大きい分だけ定着性能が悪い。これに対し、薄紙は、用紙剛性が小さいためにカール性能が悪い。その代わり、用紙体積が小さいために定着性能は良好である。したがって、上記待機モード中にコピースタートが行われる場合、用紙として、定着性能が悪い厚紙が投入されると、元々コピースタート直後の定着性が悪いため、益々定着性能が悪くなってしまうことになる。
【００９６】
そこで、本実施の形態においては、上記待機モード中にコピースタートが指示された場合には、ウォームアップタイム中に、用紙種による上記定着圧接力のモードを制御するのである。
【００９７】
具体的には、上記待機モード中にコピースタートが指示された場合、用紙種が厚紙に設定された際には、上記定着圧接力のモードを軽圧接モードに設定する。これに対し、薄紙に設定された際には、上記定着圧接力のモードを重圧接モードに設定するのである。この上記定着圧接力のモードの設定は、例えばユーザが用紙種を選択する際に操作した操作パネル上の選択スイッチより、設定された用紙種を検知する。以後、上記第１実施の形態の場合と同様にして、設定された用紙種である薄紙,厚紙に応じて制御部１４内のメモリから目標ニップ幅Ｂ１,Ｂ２を読み出し、この目標ニップ幅Ｂ１,Ｂ２に基づいて上記定着圧接力のモードが設定される。
【００９８】
図９に示すように、上記待機モード中における定着ローラ４１の表面温度は略８０℃であり、加圧ローラ４４の表面温度は略５０℃である。この状態でユーザーがコピーボタンを押すと、ヒータ４５,４７がオンされて、定着ローラ４１および加圧ローラ４４の表面温度は上昇するのであるが、本実施の形態においては、コピーされる用紙種が厚紙の場合には軽圧接モードで定着ローラ４１および加圧ローラ４４の温度が立ち上げられ、薄紙の場合には重圧接モードで立ち上げられる。
【００９９】
したがって、用紙種が厚紙の場合には、上記第１実施の形態の場合と同様に、定着ローラ４１の表面温度は急激に立ち上がり、昇温開始時の略８０℃から１８秒程度で略１８５℃まで上昇する。ところが、加圧ローラ４４は昇温開始時の略５０℃から略６５℃までにしか上昇しない。そのため、定着ローラ４１と加圧ロ−ラ４４との温度差は１２０℃と大きくなるのであるが、厚紙はその剛性が強いためカール性能は良好であり、カールは発生しない。その代わり、厚紙は、体積が大きい分だけ定着性能が悪い。しかしながら、上記定着圧接力のモードが軽圧接モードに設定されているため、定着ローラ４１の表面温度が略１８５℃の高温まで加熱されて、良好な定着性能を達成することができるのである。
【０１００】
これに対して、用紙種が薄紙の場合には、上記定着圧接力のモードが重圧接モードに設定される。したがって、定着ローラ４１の表面温度は、昇温開始時の略８０℃から略１７０℃まで上昇し、加圧ローラ４４は略８５℃まで上昇する。このように、定着ローラ４１は略１７０℃までしか上昇せず、定着部１３自体の定着性能は不利である。ところが、薄紙自体は、体積が小さいため定着性能は良好であり、結果として良好な定着性能を得ることができる。その代わり、薄紙は、剛性が無い分だけカール性能が悪い。しかしながら、上記定着圧接力のモードが重圧接モードに設定されているため定着ローラ４１と加圧ロ−ラ４４との温度差は８５℃と小さく、定着部１３自体は良好なカール性能を有している。したがって、結果としてカールは発生しないのである。
【０１０１】
以上のことより、上記厚紙時および上記薄紙時の何れの場合にも、ウォームアップタイム完了のタイミングで上記定着圧接力のモードを解除して、通常の圧接モードに戻って定着動作を開始することができる。したがって、定着ローラ４１を支配的に加熱するウォームアップタイム完了後における用紙カール性能が良好になるまでの待ち時間を無くして、実質的なウォームアップタイムの短縮を図ることができるのである。
【０１０２】
尚、本実施の形態においては、待機モード中にコピースタートが指示された場合を例に説明しているが、電源オン時における朝一番の立ち上がりの場合でも、同様に適用することができる。
【０１０３】
すなわち、本実施の形態によれば、待機モード中や朝一番等のヒータ電源投入時であっても、良好な定着性能を良好な用紙カール性能との両立を図ることができるのである。
【０１０４】
また、上記各実施の形態においては、上記定着圧接力のモードとして、上記重圧接モードと上記軽圧接モードとの２つのモードを例示している。しかしながら、この発明は上記２つのモードに限定されるものではなく、「やや重圧接モード」や「やや軽圧接モード」等の３つ以上のモードを有して、多段階制御を行う場合も含むものである。
【０１０５】
また、上記各実施の形態においては、上記定着圧接力のモードを切り換え設定する条件としては、上記第１実施の形態では環境温湿度を例示し、上記第２実施の形態では用紙種を例示したが、この発明はこれに限定されるものではない。例えば、「コピーモード」や「画像形成装置(プリンタ)の経年変化」等の、上記定着圧接力の変更を促す様々な要因に対応する条件であればよいのである。特に「画像形成装置（プリンタ）の経年変化」に関し、定着・加圧ローラの使用時間が所定時間より長くなった場合に、軽圧接モードに設定する制御を行っても良い。定着・加圧ローラが異常画像（紙しわ・ハネ）防止のためのオイル含浸されたローラである場合には、使用によりオイル量が減少する。この場合、離型性・異常画像には不利であるが、定着性には有利になる。そこで軽圧接にすることにより、定着性能を保持したまま異常画像を改善することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
１０…プリンタ、
１１…画像プロセス部、
１２…給送部、
１３…定着部、
１４…制御部、
１６…中間転写ベルト、
１７Ｙ,１７Ｍ,１７Ｃ,１７Ｋ…感光体ドラム、
２１Ｙ,２１Ｍ,２１Ｃ,２１Ｋ…一次転写ローラ、
２３…駆動ローラ、
２４…従動ローラ、
３２…二次転写ローラ、
４１…定着ローラ、
４２…加熱ローラ、
４３…定着ベルト、
４４…加圧ローラ、
４５,４７…ハロゲンヒータ、
４６…加圧ローラ駆動モータ、
４８…定着フレーム、
４９…加圧レバー、
５１…圧接調整レバー、
５４…シャフト、
５７…圧接ばね、
５８…セクタギヤ、
５９…駆動ギヤ、
６１…モータ、
６２…ニップ部、
６３…移動部、
６４…フォトインタラプタ、
６７…温湿度センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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