(57)【要約】【課題】加熱部材と加圧部材とが当接してなる定着ニップに記録材を通送して、該記録材上のトナー像を定着させる装置において、定着動作中における加圧部材の温度変動にも柔軟に対応して良好な定着特性を安定して得る。【解決手段】加熱ローラとの間で定着ニップを形成する加圧ベルトの表面に対して離当接自在の吸熱部材を設ける。吸熱部材を離間させた状態で定着ユニットのウォームアップを行う（ステップＳ１０１〜Ｓ１０４）。その後、シートが僅かな時間間隔を空けて連続的に通送される連続印字の場合には（ステップＳ１０５）、吸熱部材を離間させた状態のまま定着処理を行うことで加圧ベルトの温度が低下しすぎるのを防止する。一方、シートが間欠的に通送される非連続印字の場合には、吸熱部材を加圧ベルトに当接させた状態で定着処理を行うことで（ステップＳ１０６）、加圧ベルトの過熱を防止する。【選択図】図４
2008216932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の定着温度に昇温された加熱部材と、
前記加熱部材と当接して定着ニップを形成する加圧部材と、
前記加圧部材表面に対し離当接自在に構成され、前記加圧部材表面に当接して該表面の熱を吸熱する吸熱部材と
を備え、
表面にトナー像を形成された記録材を前記定着ニップに通送することで前記トナー像を前記記録材上に定着するための定着動作として、前記加圧部材に前記吸熱部材を当接させた状態で前記記録材を前記定着ニップに通送する当接定着動作と、前記加圧部材から前記吸熱部材を離間させた状態で前記記録材を前記定着ニップに通送する離間定着動作とを選択的に実行可能に構成された
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
トナー像を形成し記録材表面に転写する画像形成手段と、
所定の定着温度に昇温された加熱部材および前記加熱部材と当接して定着ニップを形成する加圧部材を有し、前記画像形成手段により前記トナー像を転写された前記記録材を前記定着ニップに通送することで前記トナー像を前記記録材上に定着する定着動作を実行する定着手段と
を備え、
前記定着手段は、前記加圧部材表面に対し離当接自在に構成され、前記加圧部材表面に当接して該表面の熱を吸熱する吸熱部材をさらに備えており、
前記定着動作として、前記加圧部材に前記吸熱部材を当接させた状態で前記記録材を前記定着ニップに通送する当接定着動作と、前記加圧部材から前記吸熱部材を離間させた状態で前記記録材を前記定着ニップに通送する離間定着動作とを選択的に実行する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記加圧部材表面の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段による検出結果に基づいて前記当接定着動作および前記離間定着動作の一方を選択し、前記定着手段に実行させる制御手段と
をさらに備える請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された前記加圧部材の表面温度が所定温度より高ければ前記当接定着動作を選択する一方、前記表面温度が前記所定温度より低ければ前記離間定着動作を選択する請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
一の前記記録材が前記定着ニップを通過してから次の前記記録材が前記定着ニップに到達するまでの時間間隔に基づいて前記当接定着動作および前記離間定着動作の一方を選択し、前記定着手段に実行させる制御手段をさらに備える請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記時間間隔が所定時間よりも長ければ前記当接定着動作を選択する一方、前記時間間隔が前記所定時間よりも短ければ前記離間定着動作を選択する請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記記録材の移動方向に沿った前記記録材の長さに基づいて前記当接定着動作および前記離間定着動作の一方を選択し、前記定着手段に実行させる制御手段をさらに備える請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記長さが所定長さよりも短いとき前記当接定着動作を選択する一方、前記長さが前記所定長さよりも長いとき前記離間定着動作を選択する請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
トナー像を形成し記録材表面に転写する画像形成動作と、
所定の定着温度に昇温した加熱部材に加圧部材を当接させた定着ニップに前記トナー像を転写された前記記録材を通送して、前記トナー像を前記記録材上に定着する定着動作と
を実行し、しかも、
前記定着動作として、前記加圧部材表面に該表面の熱を吸熱する吸熱部材を当接させた状態で前記記録材を前記定着ニップに通送する当接定着動作と、前記加圧部材から前記吸熱部材を離間させた状態で前記記録材を前記定着ニップに通送する離間定着動作とを選択的に実行する
ことを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加熱部材と加圧部材とが当接してなる定着ニップに記録材を通送して、該記録材上のトナー像を定着させる定着装置、画像形成装置および画像形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタおよびファクシミリ装置などトナーを使用して記録材上に画像を形成する画像形成装置においては、トナー像を転写された記録材を加熱・加圧することによってトナー像を記録材上に永久定着している。このような目的に使用される定着装置の一般的な構成は、所定の定着温度に昇温された加熱部材と加圧部材とを当接させて定着ニップを形成し、この定着ニップに記録材を通送するというものである。このような構成の装置においては、トナーには必要かつ十分な熱量を与えて記録材に融着させることが重要であるとともに、記録材については無用な過熱をしないことが求められる。というのは、記録材の温度が高くなりすぎると、いわゆるブリスター現象により記録材表面が損傷したり、表面の光沢度が変化して画像品質に影響を及ぼすからである。
【０００３】
このような課題を解決するため、例えば特許文献１に記載の定着装置では、加圧ベルトを加熱定着ロールに対して離当接自在に構成するとともに、定着動作を実行するとき以外には加圧ベルトを加熱定着ロールを離間させておくことにより、記録材が通送されるときのみ定着ニップが形成されるようにし加圧ベルトの温度上昇を防止している。また、特許文献２に記載の定着装置では、加圧部材に相当する定着下ローラに放熱ローラを当接させることにより定着下ローラの過熱を防止している。
【０００４】
【特許文献１】特許第３６１２９７６号公報（図４）
【特許文献２】特開平８−１７９６４２号公報（図１、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
加圧部材に対し積極的に温度制御を行わない場合、加圧部材の表面温度は記録材の通送の態様によって大きく変動する。例えば、多数枚の記録材が連続的に通送される場合には、各記録材に熱を奪われるため加圧部材の温度は比較的低い温度に保たれる。これに対して、記録材が間欠的に通送される場合には、記録材が定着ニップを通過する間は加圧部材の温度が低下するが、記録材が通過してしまうと温度は上昇に転じる。そして、次の記録材が定着ニップに到達すると再び温度は低下する、というように加圧部材の温度は経時的に大きく変動する。特に、近年では消費電力削減のため定着装置の低熱容量化が求められているが、加圧部材の低熱容量化はより大きな温度変動を招く要因となる。
【０００６】
しかしながら、上記した特許文献１に記載の定着装置では定着動作の間は定着ニップを形成した状態が維持される一方、特許文献２に記載の定着装置では放熱ローラが常時当接しているというように、各特許文献に記載の従来技術では定着動作の態様は固定化されている。このため、上記従来技術では、このような定着動作中における加圧部材の温度変動に対応することができず良好な定着特性が得られないという問題があった。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、加熱部材と加圧部材とが当接してなる定着ニップに記録材を通送して、該記録材上のトナー像を定着させる定着装置、画像形成装置および画像形成方法において、定着動作中における加圧部材の温度変動にも柔軟に対応して、良好な定着特性を安定して得ることのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明にかかる定着装置は、上記目的を達成するため、所定の定着温度に昇温された加熱部材と、前記加熱部材と当接して定着ニップを形成する加圧部材と、前記加圧部材表面に対し離当接自在に構成され、前記加圧部材表面に当接して該表面の熱を吸熱する吸熱部材とを備え、表面にトナー像を形成された記録材を前記定着ニップに通送することで前記トナー像を前記記録材上に定着するための定着動作として、前記加圧部材に前記吸熱部材を当接させた状態で前記記録材を前記定着ニップに通送する当接定着動作と、前記加圧部材から前記吸熱部材を離間させた状態で前記記録材を前記定着ニップに通送する離間定着動作とを選択的に実行可能に構成されたことを特徴としている。
【０００９】
また、この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、トナー像を形成し記録材表面に転写する画像形成手段と、所定の定着温度に昇温された加熱部材および前記加熱部材と当接して定着ニップを形成する加圧部材を有し、前記画像形成手段により前記トナー像を転写された前記記録材を前記定着ニップに通送することで前記トナー像を前記記録材上に定着する定着動作を実行する定着手段とを備え、前記定着手段は、前記加圧部材表面に対し離当接自在に構成され、前記加圧部材表面に当接して該表面の熱を吸熱する吸熱部材をさらに備えており、前記定着動作として、前記加圧部材に前記吸熱部材を当接させた状態で前記記録材を前記定着ニップに通送する当接定着動作と、前記加圧部材から前記吸熱部材を離間させた状態で前記記録材を前記定着ニップに通送する離間定着動作とを選択的に実行することを特徴としている。
【００１０】
さらに、この発明にかかる画像形成方法は、上記目的を達成するため、トナー像を形成し記録材表面に転写する画像形成動作と、所定の定着温度に昇温した加熱部材に加圧部材を当接させた定着ニップに前記トナー像を転写された前記記録材を通送して、前記トナー像を前記記録材上に定着する定着動作とを実行し、しかも、前記定着動作として、前記加圧部材表面に該表面の熱を吸熱する吸熱部材を当接させた状態で前記記録材を前記定着ニップに通送する当接定着動作と、前記加圧部材から前記吸熱部材を離間させた状態で前記記録材を前記定着ニップに通送する離間定着動作とを選択的に実行することを特徴としている。
【００１１】
このように構成された発明では、加圧部材に吸熱部材を当接させた状態での定着動作と、加圧部材に吸熱部材を当接させない、つまり離間させた状態での定着動作との２種類の定着動作が実行可能である。このうち加圧部材に吸熱部材を当接させた状態で行う当接定着動作では、加圧部材の熱を吸熱部材が奪うことにより加圧部材の温度上昇を抑えるまたは温度を低下させる効果が得られる。また、加圧部材から吸熱部材を離間させた状態で行う離間定着動作では、加圧部材の温度を必要以上に低下させないことにより、熱量不足に起因するトナーの定着不良を防止することができる。そして、本発明では、これら２種類の定着動作を実行可能とすることにより、定着動作における加圧部材の温度変動にも柔軟に対応して、良好な定着特性を安定して得ることが可能となっている。
【００１２】
上記のように構成された画像形成装置においては、例えば、前記加圧部材表面の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段による検出結果に基づいて前記当接定着動作および前記離間定着動作の一方を選択し、前記定着手段に実行させる制御手段とをさらに設けてもよい。こうすることで、実測された加圧部材の表面温度に応じて適切な定着動作を選択することが可能となる。
【００１３】
より具体的には、例えば、前記制御手段は、前記温度検出手段により検出された前記加圧部材の表面温度が所定温度より高ければ前記当接定着動作を選択する一方、前記表面温度が前記所定温度より低ければ前記離間定着動作を選択することができる。こうすることで、加圧部材の温度が高くなりすぎたり、逆に低くなりすぎたりするのを防止することができる。
【００１４】
他の手法として、例えば、一の前記記録材が前記定着ニップを通過してから次の前記記録材が前記定着ニップに到達するまでの時間間隔に基づいて前記当接定着動作および前記離間定着動作の一方を選択し、前記定着手段に実行させる制御手段をさらに設けてもよい。前記したように、加圧部材の温度は記録材が定着ニップを通過するタイミングに応じて変動する。その変動の態様は、記録材が定着ニップを通過してから次の記録材が定着ニップに到達するまでの時間間隔に左右される、そこで、この時間間隔に応じて実行すべき定着動作を選択することにより、加圧部材の温度変動を抑えることができる。
【００１５】
より具体的には、例えば、前記制御手段は、前記時間間隔が所定時間よりも長ければ前記当接定着動作を選択する一方、前記時間間隔が前記所定時間よりも短ければ前記離間定着動作を選択することができる。こうすることで、加圧部材の温度が高くなりすぎたり、逆に低くなりすぎたりするのを防止することができる。
【００１６】
さらに別の手法として、例えば、前記記録材の移動方向に沿った前記記録材の長さに基づいて前記当接定着動作および前記離間定着動作の一方を選択し、前記定着手段に実行させる制御手段をさらに設けてもよい。加圧部材の温度変動の態様は、記録材が定着ニップを通過する時間の長さによっても左右される。そこで、この時間の長さあるいはこれに関係する記録材の長さに応じて実行すべき定着動作を選択することにより、加圧部材の温度変動を抑えることができる。
【００１７】
より具体的には、例えば、前記制御手段は、前記長さが所定長さよりも短いとき前記当接定着動作を選択する一方、前記長さが前記所定長さよりも長いとき前記離間定着動作を選択することができる。こうすることで、加圧部材の温度が高くなりすぎたり、逆に低くなりすぎたりするのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明を好適に適用することのできる画像形成装置の構成例を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示す図である。この装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択的に実行可能な画像形成装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令がＣＰＵやメモリなどを有するメインコントローラＭＣに与えられると、このメインコントローラＭＣがエンジンコントローラＥＣに制御信号を与え、これに基づき、エンジンコントローラＥＣがエンジン部ＥＧおよびヘッドコントローラＨＣなど装置各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどの記録材たるシートに画像形成指令に対応する画像を形成する。
【００１９】
この画像形成装置が有するハウジング本体３内には、電源回路基板、メインコントローラＭＣ、エンジンコントローラＥＣおよびヘッドコントローラＨＣを内蔵する電装品ボックス５が設けられている。また、画像形成ユニット２、転写ベルトユニット８および給紙ユニット７もハウジング本体３内に配設されている。また、図１においてハウジング本体３内右側には、二次転写ユニット１２、定着ユニット１３およびシート案内部材１５が配設されている。なお、給紙ユニット７は、ハウジング本体３に対して着脱自在に構成されている。そして、該給紙ユニット７および転写ベルトユニット８については、それぞれ取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
【００２０】
画像形成ユニット２は、複数の異なる色の画像を形成する４個の画像形成ステーション２Ｙ（イエロー用）、２Ｍ（マゼンタ用）、２Ｃ（シアン用）および２Ｋ（ブラック用）を備えている。なお、図１においては、画像形成ユニット２の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上一部の画像形成ステーションのみに符号を付し、他の画像形成ステーションについては符号を省略する。
【００２１】
各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋには、それぞれの色のトナー像がその表面に形成される感光体ドラム２１が設けられている。各感光体ドラム２１はそれぞれ専用の駆動モータに接続され図中矢印Ｄ21の方向に所定速度で回転駆動される。また、感光体ドラム２１の周囲には、その回転方向に沿って帯電部２３、ラインヘッド２９、現像部２５および感光体クリーナ２７が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作およびトナー現像動作が実行される。カラーモード実行時は、全ての画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋで形成されたトナー像を転写ベルトユニット８に設けた転写ベルト８１に重ね合わせてカラー画像を形成する。また、モノクロモード実行時は、画像形成ステーション２Ｋのみを動作させてブラック単色画像を形成する。
【００２２】
帯電部２３は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラを備えている。この帯電ローラは帯電位置で感光体ドラム２１の表面と当接して従動回転するように構成されており、感光体ドラム２１の回転動作に伴って従動回転する。また、この帯電ローラは帯電バイアス発生部（図示省略）に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電部２３と感光体ドラム２１が当接する帯電位置で感光体ドラム２１の表面を所定の表面電位に帯電させる。
【００２３】
ラインヘッド２９は、感光体ドラム２１の軸方向（図１の紙面に対して垂直な方向）に配列された複数の発光素子を備えており、感光体ドラム２１に対向配置されている。そして、これらの発光素子から、帯電部２３により帯電された感光体ドラム２１の表面に向けて光を照射して該表面に静電潜像を形成する。
【００２４】
現像部２５は、その表面にトナーが担持する現像ローラ２５１を有する。そして、現像ローラ２５１と電気的に接続された現像バイアス発生部（図示省略）から現像ローラ２５１に印加される現像バイアスによって、現像ローラ２５１と感光体ドラム２１とが当接する現像位置において、帯電トナーが現像ローラ２５１から感光体ドラム２１に移動してその表面に形成された静電潜像が顕像化される。
【００２５】
現像位置において顕在化されたトナー像は、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ21に搬送された後、後に詳述する転写ベルト８１と各感光体ドラム２１が当接する一次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１に一次転写される。
【００２６】
また、感光体ドラム２１の回転方向Ｄ21において一次転写位置ＴＲ1よりも下流側で且つ帯電部２３の上流側に、感光体ドラム２１の表面に当接して感光体クリーナ２７が設けられている。この感光体クリーナ２７は、感光体ドラムの表面に当接することで一次転写後に感光体ドラム２１の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。
【００２７】
転写ベルトユニット８は、駆動ローラ８２と、図１において駆動ローラ８２の左側に配設される従動ローラ８３（ブレード対向ローラ）と、これらのローラに張架され駆動ローラ８２の回転により図示矢印Ｄ81の方向（搬送方向）へ循環駆動される転写ベルト８１とを備えている。また、転写ベルトユニット８は、転写ベルト８１の内側に、カートリッジ装着時において各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋが有する感光体ドラム２１各々に対して一対一で対向配置される、４個の一次転写ローラ８５Ｙ、８５Ｍ、８５Ｃおよび８５Ｋを備えている。これらの一次転写ローラは、それぞれ一次転写バイアス発生部（図示省略）と電気的に接続される。
【００２８】
カラーモード実行時は、図１に示すように全ての一次転写ローラ８５Ｙ、８５Ｍ、８５Ｃおよび８５Ｋを画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋ側に位置決めすることで、転写ベルト８１を画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋそれぞれが有する感光体ドラム２１に押し遣り当接させて、各感光体ドラム２１と転写ベルト８１との間に一次転写位置ＴＲ1を形成する。そして、適当なタイミングで一次転写バイアス発生部から一次転写ローラ８５Ｙ等に一次転写バイアスを印加することで、各感光体ドラム２１の表面上に形成されたトナー像を、それぞれに対応する一次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１表面に転写する。すなわち、カラーモードにおいては、各色の単色トナー像が転写ベルト８１上において互いに重ね合わされてカラー画像が形成される。
【００２９】
いわゆるタンデム方式の画像形成装置であるこの画像形成装置では、感光体ドラム２１から転写ベルト８１にトナー像が一次転写される一次転写位置は、各画像形成ステーションごとに異なった位置となる。すなわち、イエロー用画像形成ステーション２Ｙ、マゼンタ用画像形成ステーション２Ｍ、シアン用画像形成ステーション２Ｃおよびブラック用画像形成ステーション２Ｋが転写ベルト８１の移動方向Ｄ81に沿ってこの順番に配置されている。
【００３０】
一方、モノクロモード実行時は、４個の一次転写ローラのうち、一次転写ローラ８５Ｙ、８５Ｍおよび８５Ｃをそれぞれが対向する画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍおよび２Ｃから離間させるとともにブラック色に対応した一次転写ローラ８５Ｋのみを画像形成ステーション２Ｋに当接させることで、モノクロ用の画像形成ステーション２Ｋのみを転写ベルト８１に当接させる。その結果、一次転写ローラ８５Ｋと画像形成ステーション２Ｋとの間にのみ一次転写位置ＴＲ1が形成される。そして、適当なタイミングで一次転写バイアス発生部から一次転写ローラ８５Ｋに一次転写バイアスを印加することで、画像形成ステーション２Ｋに設けられた感光体ドラム２１の表面上に形成されたブラックトナー像を、一次転写位置ＴＲ1において転写ベルト８１表面に転写してモノクロ画像を形成する。
【００３１】
さらに、転写ベルトユニット８は、ブラック用一次転写ローラ８５Ｋの下流側で且つ駆動ローラ８２の上流側に配設された下流ガイドローラ８６を備える。この下流ガイドローラ８６は、一次転写ローラ８５Ｋが画像形成ステーション２Ｋの感光体ドラム２１に当接して形成する一次転写位置ＴＲ1での一次転写ローラ８５Ｋとブラック用感光体ドラム２１（Ｋ）との共通接線上において、転写ベルト８１に当接するように構成されている。
【００３２】
給紙ユニット７は、シート状の記録材（以下、単に「シート」という）を積層保持可能である給紙カセット７７と、給紙カセット７７からシートを一枚ずつ給紙するピックアップローラ７９とを有する給紙部を備えている。ピックアップローラ７９により給紙部から給紙されたシートは、レジストローラ対８０によって給紙タイミングが調整された後、シート案内部材１５に沿って、駆動ローラ８２と二次転写ローラ１２１とが当接する二次転写位置ＴＲ2に給紙される。
【００３３】
二次転写ローラ１２１は、転写ベルト８１に対して離当接自在に設けられ、二次転写ローラ駆動機構（図示省略）により離当接駆動される。そして、その表面に画像が二次転写されたシートは、シート案内部材１５により定着ユニット１３へ案内され、定着ユニット１３はシートに転写されたトナーを加熱・加圧してトナー像をシート上に永久定着する。定着ユニット１３の構造については後に詳述する。定着ユニット１３により定着処理を受けたシートはハウジング本体３の上面部に設けられた排紙トレイ４に搬送される。
【００３４】
前記した駆動ローラ８２は、転写ベルト８１を図示矢印Ｄ81の方向に循環駆動するとともに、二次転写ローラ１２１のバックアップローラとしての機能も兼ねている。駆動ローラ８２の周面には、厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１０００ｋΩ・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する二次転写バイアス発生部から二次転写ローラ１２１を介して供給される二次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ８２に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、二次転写位置ＴＲ2へシートが進入する際の衝撃が転写ベルト８１に伝達されることに起因する画質の劣化を防止することができる。
【００３５】
また、この装置では、ブレード対向ローラ８３に対向してクリーナ部７１が配設されている。クリーナ部７１は、クリーナブレード７１１と廃トナーボックス７１３とを有する。クリーナブレード７１１は、その先端部を転写ベルト８１を介してブレード対向ローラ８３に当接することで、二次転写後に転写ベルト８１に残留するトナーや紙粉等の異物を除去する。そして、このように除去された異物は、廃トナーボックス７１３に回収される。また、クリーナブレード７１１及び廃トナーボックス７１３は、ブレード対向ローラ８３と一体的に構成されている。
【００３６】
なお、この画像形成装置においては、各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋの感光体ドラム２１、帯電部２３、現像部２５および感光体クリーナ２７を一体的にカートリッジとしてユニット化している。そして、このカートリッジが装置本体に対し着脱可能に構成されている。また、各カートリッジには、該カートリッジに関する情報を記憶するための不揮発性メモリがそれぞれ設けられている。そして、エンジンコントローラＥＣと各カートリッジとの間でデータ通信が行われる。こうすることで、各カートリッジに関する情報がエンジンコントローラＥＣに伝達されるとともに、各メモリ内の情報が更新記憶される。これらの情報に基づき各カートリッジの使用履歴や消耗品の寿命が管理される。
【００３７】
この装置における各部の電気的構成について、図２を参照しながらさらに詳しく説明する。この実施形態では、メインコントローラＭＣ、ヘッドコントローラＨＣおよび各ラインヘッド２９がそれぞれ別ブロックとして構成され、以下に説明するように、それらが互いに通信線を介して接続され相互に信号の受け渡しを行っている。
【００３８】
外部装置からメインコントローラＭＣに画像形成指令が与えられると、メインコントローラＭＣは、エンジンコントローラＥＣに対しエンジン部ＥＧを起動させるための制御信号を送信する。また、メインコントローラＭＣに設けられた画像処理部１００が、画像形成指令に含まれる画像信号に対して所定の信号処理を行い、各トナー色ごとの画像データを生成する。
【００３９】
一方、制御信号を受けたエンジンコントローラＥＣは、各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋ、転写ベルトユニット８、定着ユニット１３などエンジン部ＥＧ各部の初期化およびウォームアップを開始する。これらが完了して画像形成動作を実行可能な状態になると、エンジンコントローラＥＣは、各ラインヘッド２９を制御するヘッドコントローラＨＣに対し画像形成動作の開始のきっかけとなる同期信号を出力する。また、エンジンコントローラＥＣとヘッドコントローラＨＣとの通信においては、この他にラインヘッド２９を制御するための種々の制御パラメータのやり取りが行われる。
【００４０】
ヘッドコントローラＨＣには、各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋに設けられたラインヘッド２９を制御するヘッド制御モジュール４００と、メインコントローラＭＣとのデータ通信を司るヘッド側通信モジュール３００とが設けられている。一方、メインコントローラＭＣにもメイン側通信モジュール２００が設けられている。ヘッド側通信モジュール３００からメイン側通信モジュール２００に向けては、画像データを要求するリクエスト信号が送信される。一方、メイン側通信モジュール２００からヘッド側通信モジュール３００に向けては、このリクエスト信号に応じて画像データが送信される。
【００４１】
ヘッド側通信モジュール３００は、受信した画像データをヘッド制御モジュール４００に与える。ヘッド制御モジュール４００は、与えられた画像データから各トナー色ごとの点灯制御信号を生成し、各トナー色に対応した画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋに設けられたラインヘッド２９のそれぞれに対して出力する。ラインヘッド２９では、点灯制御信号に応じて各発光素子が点灯することにより、帯電された感光体ドラム２１の表面を露光し画像データに応じた静電潜像を形成する。
【００４２】
図３はこの画像形成装置における定着ユニットの構造を示す図である。定着ユニット１３は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して所定の定着温度に温度制御されるとともに回転自在な加熱ローラ１３１と、この加熱ローラ１３１を押圧付勢する加圧部１３２とを有している。より詳しくは、加熱ローラ１３１は、内部にヒータ１３１１を備えた金属製パイプ１３１２の表面に、例えばシリコンゴム等の弾性および耐熱性を有する樹脂製の表面層１３１３を設けたローラである。ヒータ１３１１は例えばハロゲンヒータであり数百〜１０００Ｗ程度の発熱量を有する。また、表面層１３１３は、弾性および耐熱性を有する樹脂により構成され、例えばシリコンゴム層の表面にＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）などのフッ素樹脂をコーティングしたものを用いることができる。
【００４３】
加熱ローラ１３１の表面には、例えばサーミスタからなり加熱ローラ１３１の表面温度を検出する温度センサ１３１４が当接されている。温度センサ１３１４の出力はエンジンコントローラＥＣへ入力されており、エンジンコントローラＥＣは温度センサ１３１４の出力に基づいてヒータ１３１１への通電を制御することにより、加熱ローラ１３１の表面温度を所定の定着温度（例えば摂氏２００度程度）に調節する。なお、加熱ローラの温度検出には、ここに例示したサーミスタ以外にも、例えば非接触にて温度を検出するセンサを用いてもよい。
【００４４】
また、加圧部１３２は、加圧部１３２は、２つのローラ１３２１，１３２２と、これらに張架される加圧ベルト１３２３と、加圧ベルト１３２３の表面に対し離当接自在の吸熱ローラ１３２４とを備えている。そして、加圧ベルト１３２３の表面のうち、２つのローラ１３２１，１３２２により張られたベルト張面を加熱ローラ１３１の周面に押し付けることで、加熱ローラ１３１と加圧ベルト１３２３とで形成する定着ニップＦＮが広くとれるように構成されている。トナー像を転写され二次転写位置ＴＲ2から送出されたシートは、搬送経路Ｆに沿って方向Ｄfに搬送され、定着ニップＦＮを通って排出される。この際、定着ニップＦＮにおいてトナーに熱と圧力が加えられてトナー像がシート上に定着される。シート搬送方向Ｄfにおいて定着ニップＦＮの後方には、加熱ローラ１３１からシートを剥離し該ローラへの巻き付きを防止するための剥離板１３３が設けられている。
【００４５】
さらに、この定着ユニット１３では、加圧ベルト１３２３の表面に対して、図示を省略する駆動機構により離当接自在の吸熱部材１３２４が設けられている。吸熱部材１３２４は熱伝導性の高い材料で形成されたローラであり、このような材料としては例えば銅、アルミニウムなどの金属を用いることができる。このような吸熱部材１３２４が加圧ベルト１３２３の表面に当接した状態では、加熱ローラ１３１からの熱により高温になった加圧ベルト１３２３表面の熱が吸熱部材１３２４に奪われて、加圧ベルト１３２３の表面温度が低下する。また、吸熱部材１３２４が加圧ベルト１３２３から離間した状態では、加圧ベルト１３２３からの放熱は自然放熱のみとなる。図３において、各ローラ１３１等に付された矢印はそれぞれの回転方向を示している。
【００４６】
次に、上記のように構成された定着ユニット１３によって実行される定着動作の３つの実施形態について説明する。この装置では、エンジンコントローラＥＣが予め用意された制御プログラムに基づいて定着ユニット１３を制御しており、外部から画像形成指令が与えられると、エンジンコントローラＥＣが該プログラムを実行し、これにより定着ユニット１３が所定の定着動作を実行する。
【００４７】
図４は第１実施形態の定着動作を示すフローチャートである。この実施形態では、外部装置から画像形成指令が与えられると、吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３から離間させ（ステップＳ１０１）、定着ユニット１３に設けられた各ローラ１３１等の回転を開始するとともに（ステップＳ１０２）、加熱ローラ１３１を定着温度まで昇温させるべくウォームアップを開始する（ステップＳ１０３）。
【００４８】
ウォームアップが完了すると（ステップＳ１０４）、画像形成指令に基づき実行すべき印字ジョブが、複数ページの画像を連続的に形成する連続印字動作であるのか否かを判定する（ステップＳ１０５）。印字ジョブが連続印字動作であるときには吸熱部材１３２４を離間させたままシートを定着ニップＦＮに通送してトナー像の定着処理を行う。一方、そうでない場合、すなわち印字ジョブが画像を１枚のみ形成する、あるいは複数の画像を比較的長い間隔を置いて形成するものである場合には、吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３に当接させた上で定着処理を行う（ステップＳ１０６）。このようにする理由について以下に説明する。
【００４９】
図５は第１実施形態における加圧ベルトの温度変動を示す図である。印字ジョブが連続印字動作であるときには、図５（ａ）に示すように、吸熱部材１３２４は加圧ベルト１３２３から離間した状態に保持される。複数のシートは僅かな時間間隔Ｔ1を置いて次々と定着ニップＦＮを通過してゆくが、このとき加熱ローラ１３１はエンジンコントローラＥＣにより温度調節されているのでほぼ一定温度に保たれる。これに対して、ヒータなどの温度調節手段を持たない加圧ベルト１３２４では、次々と通過してくるシートに熱を奪われるため表面温度は急激に低下し、やがて加熱ローラ１３１から一定の温度差を保って概ね一定となる。したがって、定着処理が行われる間、加圧ベルト１３２３の表面温度は比較的低い温度に保たれる。このため、ブリスター現象や光沢度の変化によるシートの損傷や画像品質の変質などが抑えられ、良好な定着特性を得ることができる。
【００５０】
なお、このとき吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３に当接させておくと、加圧ベルト１３２３が持つ熱はシートおよび吸熱部材１３２４の双方によって奪われるため、図５（ａ）の一点鎖線に示すように、その表面温度は大きく低下してしまう。このように加圧ベルト１３２３の温度低下が大きすぎると、トナーが十分に溶融せず定着不良を起こしたり、ヒータ１３１１により大きな発熱量が必要となりエネルギー効率が低下する可能性がある。したがって、このように連続的に定着処理を行う場合には、吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３から離間させておくことが望ましい。さらに、ヒータ１３１１の発熱量や加熱ローラ１３１および加圧ベルト１３２３の熱容量は、連続的に定着処理を行う場合に必要十分な温度が得られるような設計とすることが望ましい。
【００５１】
一方、図５（ｂ）に示すように、印字ジョブが非連続印字動作であって定着処理を間欠的に行うような場合には、シートが通過する時間間隔Ｔ2が長い。したがって、吸熱部材１３２４を当接させなければ、シート通過によりいったん低下した加圧ベルト１３２３の表面温度はシートが通過しない期間に再び上昇し、これにより同図の一点鎖線に示すように加圧ベルト１３２３の表面温度は大きく変動し、しかも比較的高い温度で推移することとなる。このような場合に吸熱部材１３２４を当接させると、同図の実線に示すように、吸熱部材１３２４との当接により加圧ベルト１３２３の温度は低下するので、加圧ベルト１３２３の温度上昇を抑えることが可能となる。
【００５２】
図４に戻って定着動作の説明を続ける。上記したように、連続印字動作の場合には吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３から離間させた状態で、また非連続印字動作の場合には吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３に当接させた状態で、必要枚数のシートに対する定着処理を実行する。そして全ての印字動作が終了すると（ステップＳ１０７）、加熱ローラ１３１の制御目標温度を定着温度よりも低いスタンバイ温度に変更するとともに（ステップＳ１０８）、吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３から離間させた状態に保持して定着動作を終了する（ステップＳ１０９）。こうすることで加熱ローラ１３１から熱が逃げるのを抑制して、待機状態における無用な発熱と電力の消費を抑えることができる。
【００５３】
以上のように、この実施形態の定着動作では、定着ニップＦＮに通送されるシート間の時間間隔に応じて定着動作の態様を異ならせている。すなわち、複数枚のシートに対し短い時間間隔で連続的に定着処理を行う連続印字動作の場合には吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３から離間させた状態で定着処理を行う。こうすることにより、加圧ベルト１３２３の表面温度を上昇させることなく、しかもその温度が低下しすぎるのを防止することができるので、良好な定着特性を安定して得ることができる。また、シートの通過が間欠的に行われる非連続印字動作の場合には吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３に当接させておくことにより、シート非通過時の加圧ベルト１３２３の温度上昇を抑えて、やはり良好かつ安定した定着特性を得ることができる。
【００５４】
なお、どちらの状態での定着処理を選択するかのシート通過時間間隔の閾値は、加熱ローラ１３１および加圧ベルト１３２３の熱容量や、シートの吸熱量等を考慮して総合的に決定されるべきである。
【００５５】
図６は第２実施形態の定着動作を示すフローチャートである。この実施形態では、定着処理を行うべきシートの長さによって、吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３に当接させるか否かが判断される。この点を除けば第１実施形態の定着動作と同じである。すなわち、第２実施形態（図６）におけるステップＳ２０１ないしＳ２０４、Ｓ２０７ないしＳ２０９の動作は、第１実施形態（図４）におけるステップＳ１０１ないしＳ１０４、Ｓ１０７ないしＳ１０９の動作と同じである。
【００５６】
この実施形態では、その搬送方向Ｄfにおいてシートの長さが所定長さ以上である場合には（以下、このようなシートを「長紙」という）、吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３から離間させた状態で定着処理を行う。一方、シートの長さが所定長さより短い場合には（以下、このようなシートを「短紙」という）、吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３に当接させた状態で定着処理を行う。このようにする理由について以下説明する。
【００５７】
図７は第２実施形態における加圧ベルトの温度変動を示す図である。シートが長紙である場合、図７（ａ）に示すように、吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３から離間させた状態に保持する。長紙であるシートは長い時間Ｔ3をかけて定着ニップＦＮを通過するため、加圧ベルト１３２３の表面温度も大きく低下することになる。このとき吸熱部材１３２４を当接させておくと、同図の一点鎖線に示すように加圧ベルト１３２３の温度が下がりすぎて定着不良を招くおそれがある。吸熱部材１３２４を離間させておくと、シートが通過する期間Ｔ5は加圧ベルト１３２３の温度が下がり続け、シートが通過してから次のシートが到達するまでの期間Ｔ4は温度低下が止まり、あるいは温度が上昇する。これにより、大きな温度低下を防止して良好な定着特性を安定して得ることができる。
【００５８】
一方、シートが短紙である場合には、図７（ｂ）に示すように、吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３に当接させた状態でシートを定着ニップに通送する。短紙が定着ニップＦＮを通過する期間Ｔ5は短くその吸熱量も少ないため、この間の温度低下は小さい。したがって、吸熱部材１３２４を当接させなければ、同図の一点鎖線に示すように、加圧ベルト１３２３の表面温度は比較的高い状態で推移することになる。これに対して、この実施形態では、吸熱部材１３２４を当接させることにより、加圧ベルト１３２３の表面温度をより低く保つことができる。また、シートによる吸熱量が小さいことから、吸熱部材１３２４の当接により加圧ベルト１３２３の温度が下がりすぎることもない。
【００５９】
以上のように、この実施形態の定着動作では、定着ニップＦＮに通送されるシートの長さに応じて定着動作の態様を異ならせている。すなわち、長紙に対し定着処理を行う場合には吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３から離間させた状態で定着処理を行う。こうすることにより、加圧ベルト１３２３の表面温度を上昇させることなく、しかもその温度が低下しすぎるのを防止することができるので、良好な定着特性を安定して得ることができる。また、シートが短紙である場合には吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３に当接させておくことにより、加圧ベルト１３２３の温度上昇を抑えて、やはり良好かつ安定した定着特性を得ることができる。
【００６０】
次に、この発明にかかる定着動作の第３実施形態について説明する。この実施形態では、シートの長さや通過時間間隔ではなく、加圧ベルト１３２３の表面温度によって定着動作の態様を異ならせる。これを可能とするため、この実施形態では定着ユニットの構造を上記実施形態から一部改変している。
【００６１】
図８は第３実施形態の定着動作を実現するための定着ユニットの構造を示す図である。この定着ユニット１３ａでは、加圧ベルト１３２４の表面温度を検出するための温度センサ１３２５を設けるとともに、搬送経路Ｆ上で定着ニップＦＮよりも上流側位置でシートの通過を検出するためのシート検出センサ１３２６を設けている。これ以外の構成については前記した装置（図３）と同一であるので、図３の構成と同一の構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００６２】
なお、シート検出センサ１３２６は、シートが定着ニップＦＮに到達するタイミングを事前に把握することができれば足り、定着ニップＦＮの直前に設ける必要は必ずしもない。この意味において、例えばゲートローラ８０の近傍など二次転写位置ＴＲ2よりも上流側位置にシートの通過を検出するためのセンサを設けている場合にはその検出出力を利用してもよい。シート搬送速度は既知であるため、このようなセンサの出力からシートが定着ニップＦＮに到達するタイミングを推定することができるからである。
【００６３】
図９は第３実施形態の定着動作を示すフローチャートである。この実施形態における定着動作のうち、ウォームアップが完了するまでの動作は上記第１および第２実施形態と同じである。すなわち、図９におけるステップＳ３０１ないしＳ３０４の動作は、第１実施形態（図４）におけるステップＳ１０１ないしＳ１０４の動作に対応している。その後、この実施形態では、シート検出センサ１３２６の出力に基づき、シート先端が定着ニップＦＮに到達する時刻またはそれよりも一定時間前になるまで待つ（ステップＳ３０５）。この時点で温度センサ１３２５により検出される加圧ベルト１３２３の表面温度が所定温度以上であれば、吸熱部材１３２４を加圧部材１３２３に当接させて定着処理を行う（ステップＳ３０６，Ｓ３０７）。こうすることにより、加圧部材１３２３の表面温度は低下し、高温による定着特性の悪化が防止される。一方、シートが定着ニップＦＮに到達する時点で加圧ベルト１３２３の表面温度が所定温度よりも低いときには、吸熱部材１３２３を当接させずに定着処理を行う。こうすることにより、吸熱部材１３２４の当接により加圧ベルト１３２３の温度が下がりすぎることによる定着不良を抑えることができる。
【００６４】
以上のように、この実施形態では、加圧ベルト１３２３の温度検出結果に基づいて定着動作の態様を異ならせている。より具体的には、シートが定着ニップＦＮに到達する時点で加圧ベルト１３２３の温度が所定温度以上であるときには、吸熱部材１３２４を加圧部材１３２３に当接させて定着処理を行うことにより、加圧ベルト１３２３の温度を抑えて良好な定着特性を得る。一方、シートが定着ニップＦＮに到達する時点で加圧ベルト１３２３の温度が所定温度より低いときには吸熱部材１３２３を離間させた状態で定着処理を行うことにより、加圧ベルト１３２３の温度が下がりすぎることによる定着不良を抑えている。
【００６５】
以上説明したように、上記各実施形態では、定着ユニット１３が本発明の「定着装置」および「定着手段」として機能している。また、加熱ローラ１３１、加圧ベルト１３２３および吸熱部材１３２４がそれぞれ本発明の「加熱部材」、「加圧部材」および「吸熱部材」として機能している。
【００６６】
また、上記各実施形態では、各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃおよび２Ｋが本発明の「画像形成手段」として機能しており、エンジンコントローラＥＣが本発明の「制御手段」として機能している。また、上記第３実施形態における温度センサ１３２５が、本発明の「温度検出手段」として機能している。
【００６７】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態の定着動作では、ウォームアップ時間短縮のためウォームアップ中は吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３から離間させている。このため、例えば図５（ａ）に示すように、定着動作開始直後の加圧ベルト１３２３の温度が高くなる傾向がある。これを回避するため、例えば、ウォームアップ終了後でシートが定着ニップＦＮに到達するよりも前に、吸熱部材１３２４を加圧ベルト１３２３に所定時間当接させて加圧ベルト１３２３の表面温度を調節するようにしてもよい。
【００６８】
また、上記各実施形態の定着ユニットは、複数のローラに掛け渡された加圧ベルト１３２３を加熱ローラ１３１に当接させることで定着ニップＦＮを形成する構造であるが、これに代えて、本発明の「加圧部材」としてローラ状の加圧ローラを設けて加熱ローラに当接させる構造としてもよい。
【００６９】
また、上記各実施形態では、定着処理の終了後、加熱ローラ１３１の制御目標温度をスタンバイ温度とすることで、待機時の消費電力の削減と次の定着動作における立ち上がり時間の短縮とを両立させるようにしているが、これに代えて、定着処理の終了後はヒータへの通電を遮断し加熱ローラの温度調節を行わないようにしてもよい。これは特に熱容量の小さい定着ユニットを用いた装置において消費電力をより削減する上で効果的である。
【００７０】
また、上記各実施形態における吸熱部材１２３４は、熱伝導率の高い金属製のローラ状部材であり、該ローラから周囲雰囲気に対し自然放熱により熱を逃がす構造であるが、吸熱部材の材質や形状はこれに限定されるものではない。例えば、外部への放熱効果を高めるために放熱フィンを有するヒートシンクを設けたり、加圧ベルトから奪った熱をより遠方へ輸送して放熱するヒートパイプを吸熱部材として設けてもよい。
【００７１】
また、上記した第３実施形態では、搬送経路Ｆ上のシートを検出しシートの搬送タイミングに合わせて加圧ベルトの温度を検出するようにしているが、シートの搬送タイミングとは関係なく加圧ベルトの温度を検出し、その検出結果に応じて吸熱部材の離当接を制御するようにしてもよい。
【００７２】
さらに、上記実施形態では、ＹＭＣＫ４色のトナーを使用したタンデム方式のカラー画像形成装置に本発明が適用されているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、例えば１個の画像形成ステーションのみを有しモノクロ画像を形成する画像形成装置や、回転自在の現像ロータリーに複数の現像器を装着したロータリー現像方式の画像形成装置など、色の種類や色数の異なる画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明を好適に適用することのできる画像形成装置の構成例を示す図。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示す図。
【図３】この画像形成装置における定着ユニットの構造を示す図。
【図４】第１実施形態の定着動作を示すフローチャート。
【図５】第１実施形態における加圧ベルトの温度変動を示す図。
【図６】第２実施形態の定着動作を示すフローチャート。
【図７】第２実施形態における加圧ベルトの温度変動を示す図。
【図８】第３実施形態の定着動作を実現するための定着ユニットの構造を示す図。
【図９】第３実施形態の定着動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００７４】
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ…画像形成ステーション（画像形成手段）、  １３…定着ユニット（定着装置、定着手段）、  １３１…加熱ローラ（加熱部材）、  １３２３…加圧ベルト（加圧部材）、  １３２４…吸熱部材、  １３２５…温度センサ（温度検出手段）、  ＥＣ…エンジンコントローラ（制御手段）
【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】
2008216932.tif 000009
【図８】
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【図９】
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