(57)【要約】【課題】安定した画像光沢度や定着強度を維持した画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】転写材上の未定着トナー画像を加圧加熱して定着する定着装置を有する画像形成装置において、連続定着時に前記定着装置を通過する転写材の搬送速度を一定に保ち、連続定着開始からの時間を計測する手段を有し、前記時間計測によって計測された時間に従って、前記定着装置を通過する転写材の間隔を徐々に短くする転写材搬送制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。【選択図】　　　　図２
2004101801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写材上の未定着トナー画像を加圧加熱して定着する定着装置を有する画像形成装置において、連続定着時に前記定着装置を通過する転写材の搬送速度を一定に保ち、連続定着開始からの時間を計測する手段を有し、前記時間計測によって計測された時間に従って、前記定着装置を通過する転写材の間隔を徐々に短くする転写材搬送制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
転写材上の未定着トナー画像を加圧加熱して定着する定着装置を有する画像形成装置において、連続定着時に前記定着装置を通過する転写材の搬送速度を一定に保ち、連続定着開始から定着されたプリント数を計測する手段を有し、前記プリント数計数手段によって計数されたプリント数に従って、前記定着装置を通過する転写材の間隔を徐々に短くする転写材搬送制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記定着装置を通過する転写材の間隔を短くする割合を、転写材の厚さ、およびサイズに基づいて選択する選択手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記定着装置を通過する転写材の間隔を短くする割合を、徐々に小さくできる制御手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
転写材上の未定着トナー画像を加圧加熱して定着する定着装置を有する画像形成装置において、連続定着時に前記定着装置を通過する転写材の搬送速度を一定に保ち、前記定着装置の加熱部材の温度を検知し、温度検知手段によって検知された温度に基づいて、前記定着装置を通過する転写材の間隔を制御する転写材搬送制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記定着装置が、定着後の画像光沢度を制御する手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
転写材上の未定着トナー画像を加圧加熱して定着する定着装置を有する画像形成装置において、連続定着時に前記定着装置を通過する転写材の搬送速度を一定に保ち、定着動作開始後、前記定着装置を通過する転写材の間隔を一定に保つモードと、定着動作開始後、前記定着装置を通過する転写材の間隔を変化させるモードとを有し、前記２つのモードを相互に切り替える手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱ローラ、加圧ローラ、加熱ベルト等によって転写材上の未定着のトナー画像を定着する定着装置を有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、加熱溶融性の樹脂等より成るトナーを担持する転写材を加熱定着処理する定着装置には、熱ローラ方式やベルト方式が多く採用されている。
【０００３】
熱ローラ方式の定着装置は、内部にハロゲンヒータ等の発熱源を備えた加熱ローラと、これに圧接する加圧ローラとから構成され、この一対のローラの圧接部である定着ニップ部に用紙等の転写材を通過させる事により、転写材に担持されたトナー画像を加熱、定着するものである。
【０００４】
ベルト方式は、所定の温度範囲に維持された無端状の定着ベルトの表面に対して、トナー像面側が向くように、未定着のトナー画像を保持する転写材を送り込むとともに、当該定着ベルトを挟んで対向配置せしめた加圧ローラ等で前記転写材を前記定着ベルトに押圧せしめ、前記定着ベルトと前記加圧ローラとによる加熱、加圧作用を介して、転写材上に担持されたトナー画像を加熱、定着するものである。
【０００５】
しかしながら、上記定着方式では、通紙開始後、低温度の部材を加熱したり、熱伝導に必要な温度勾配を得るために熱量が奪われたりするため、ローラやベルト等のトナーに接触して加熱する部材が温度低下し、トナー画像の光沢度が低下したり、最悪の場合、定着不良を引き起こす。定着不良は、定着開始時の温度を上げることで、改善できるが、温度を上げることはローラ等の寿命を縮めたり、トナー画像の光沢度変動を引き起こすという問題点が発生する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたもので、単位時間当たりに定着装置を通過する転写材数に係わる条件を変更することによって、安定した画像光沢度や定着強度を維持した画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的は下記の構成により達成される。
【０００８】
（１）転写材上の未定着トナー画像を加圧加熱して定着する定着装置を有する画像形成装置において、連続定着時に前記定着装置を通過する転写材の搬送速度を一定に保ち、連続定着開始からの時間を計測する手段を有し、前記時間計測によって計測された時間に従って、前記定着装置を通過する転写材の間隔を徐々に短くする転写材搬送制御手段を有することを特徴とする画像形成装置（第１の発明）。
【０００９】
（２）転写材上の未定着トナー画像を加圧加熱して定着する定着装置を有する画像形成装置において、連続定着時に前記定着装置を通過する転写材の搬送速度を一定に保ち、連続定着開始から定着されたプリント数を計測する手段を有し、前記プリント数計数手段によって計数されたプリント数に従って、前記定着装置を通過する転写材の間隔を徐々に短くする転写材搬送制御手段を有することを特徴とする画像形成装置（第２の発明）。
【００１０】
（３）転写材上の未定着トナー画像を加圧加熱して定着する定着装置を有する画像形成装置において、連続定着時に前記定着装置を通過する転写材の搬送速度を一定に保ち、前記定着装置の加熱部材の温度を検知し、温度検知手段によって検知された温度に基づいて、前記定着装置を通過する転写材の間隔を制御する転写材搬送制御手段を有することを特徴とする画像形成装置（第３の発明）。
【００１１】
（４）転写材上の未定着トナー画像を加圧加熱して定着する定着装置を有する画像形成装置において、連続定着時に前記定着装置を通過する転写材の搬送速度を一定に保ち、定着動作開始後、前記定着装置を通過する転写材の間隔を一定に保つモードと、定着動作開始後、前記定着装置を通過する転写材の間隔を変化させるモードとを有し、前記２つのモードを相互に切り替える手段を有することを特徴とする画像形成装置（第４の発明）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
はじめに、本発明の画像形成装置について説明する。
【００１３】
本発明の実施の形態における説明では、本明細書に用いる用語により本発明の技術範囲が限定されることはない。
【００１４】
図１は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
図において、１０は感光体、１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器、１２は画像書き込み手段である書き込み装置、１３は現像手段である現像器、１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置、１５はクリーニングブレード、１６は現像スリーブ、２０は中間転写ベルトを示す。画像形成手段１は感光体１０、スコロトロン帯電器１１、現像器１３、およびクリーニング装置１４等からなっており、各色毎の画像形成手段１の機械的な構成は同じであるので、図ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略した。
【００１５】
各色毎の画像形成手段１の配置は中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順になっており、各感光体１０は中間転写ベルト２０の張設面に接触し、接触点で中間転写ベルト２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。
【００１６】
中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、除電ローラ２７、従動ローラ２４に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、転写器２５、クリーニング装置２８等でベルトユニット３を構成する。
【００１７】
中間転写ベルト２０の走行は不図示の駆動モータによる駆動ローラ２１の回転によって行われる。
【００１８】
感光体１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図の矢印で示す反時計方向に回転する。
【００１９】
読み取り装置８０からの画像データに対応する電気信号は画像形成レーザで光信号に変換され、書き込み装置１２によって感光体１０上に投光される。
【００２０】
現像器１３は、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体１０の回転方向と最接近位置において同方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１６を有している。
【００２１】
中間転写ベルト２０は、体積抵抗率１０６〜１０１２Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．１〜１．０ｍｍの半導電性フィルム基体の外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層として厚さ５〜５０μｍのフッ素コーティングを行った２層構成のシームレスベルトである。ベルトの基体としては、この他に、シリコンゴム或いはウレタンゴム等に導電材料を分散した厚さ０．５〜２．０ｍｍの半導電性ゴムベルトを使用することもできる。
【００２２】
２５は転写器で、トナーと反対極性の直流が印加され、感光体１０上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２０上に転写させる機能を有する。転写器２５としてはコロナ放電器の他に転写ローラを用いることもできる。
【００２３】
２６はアースローラ２２から当接解除可能な転写ローラで、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像を転写材Ｐに再転写する。
【００２４】
２８はクリーニング装置で、中間転写ベルト２０を挟んで従動ローラ２４に対向して設けられている。トナー像を転写材Ｐに転写後、中間転写ベルト２０は、トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印加された除電ローラ２７で残留トナーの電荷が弱められ、クリーニングブレード２９によって周面上に残ったトナーが清掃される。４は定着装置であり、詳細は後述する。７０は紙送り出しローラ、７１はタイミングローラ、７２は紙カセット、７３は搬送ローラである。
【００２５】
ここで、本発明に係る定着装置について説明する。
図２は、ベルト方式の定着装置の断面を示す略図である。
【００２６】
本実施の形態における定着装置は、金属もしくは耐熱樹脂の基体とシリコンゴムをベルト状に成型し、最外層としてフッ素型樹脂（例えば、ＰＦＡ、ＰＴＦＨ等）の離型層を設けた無端の定着ベルト４０とこれを支持搬送するベルト支持ローラ４１、加熱ローラ４２、前記定着ベルト４０と転写材Ｐとを間に挟んで加圧、加熱定着する加圧ローラ４３（ベルト支持ローラ４１と加圧ローラ４３は加圧バネ４２５によって互いに加圧され、ベルト支持ローラ４１は弾性変形をきたし、主加圧領域Ｔを形成する）、当該加圧ローラ４３に前記定着ベルト４０を押し当て予熱を与える加圧パッド４５、不図示のベルト清掃用のウェブ等からなり、前記加熱ローラ４２は薄手のアルミから形成された円筒状のもので、内側から所定の温度まで加熱するハロゲンヒータ４７等を有し、外側表面に密着して巻かれた前記定着ベルト４０はその伝導熱によって加熱される。その温度は、前記加熱ローラ４２に設置された接触温度センサ４８により検出され、コントロール部Ｂ１（図１参照）で温度制御される。加熱ローラ４２は不図示の軸受を介して、バネ４２１により矢印Ｆ方向にスライド可能となっており、定着ベルト４０に張力を付勢している。
【００２７】
また、ベルト支持ローラ４１は、鉄から成形された円筒状の芯金４１０に弾性体であるシリコーン系の弾性層４１１が焼き付けられ、不図示の本体側駆動装置から動力を得て、図示した時計方向に回転する。従って、駆動伝達経路は、（１）本体側駆動源、（２）ベルト支持ローラ４１、（３）定着ベルト４０、（４）加熱ローラ４２となる。なお、加圧ローラ４３は定着ベルト４０を介して従動回転する。
【００２８】
加熱ローラ４２は、定着ベルト４０を介して未定着トナーを溶融して所定の光沢度あるいは定着強度を得るため所定の温度（本実施の形態では１９０℃）に保たれている。
【００２９】
なお、本実施の形態においては、画像光沢度を向上させるため、加圧ローラ４３とベルト支持ローラ４１の圧力を変更、定着ベルト４０や加熱ローラ４２の設定温度変更等を制御する制御手段がコントロール部Ｂ１に併設されている。
【００３０】
画像形成における転写プロセスの後、未定着トナー画像を載せた転写材Ｐが定着装置４に送り込まれて、転写材Ｐと定着ベルト４０はベルト支持ローラ４１と加圧ローラ４３の間に挟持、加圧される。主加圧領域Ｔに先立ち、定着ベルト４０は、加圧パッド４５によって加圧ローラ４３面に押し付けられ、副加圧領域Ｓが形成され、当該副加圧領域Ｓで転写材Ｐは加圧ローラ４３面に押し付けられ予熱される。さらに、その後の主加圧領域Ｔで定着ベルト４０の持つ熱と加圧ローラ４３による圧力によってトナーは転写材Ｐに定着される。
【００３１】
転写材Ｐ上のトナー層には、定着ベルト４０のゴムもしくは極く薄い離型性層を介したゴムが当接されるため、ゴムが変形して転写材Ｐやトナー層の凸凹に追従して、均一に接触し、光沢ムラなどのない均一な定着が行われ、定着後は転写材Ｐは安定して定着ベルト４０から分離する。
【００３２】
これに先立って、定着ベルト４０は所定の速度（本実施の形態では３００ｍｍ／秒）で回転駆動されており、また所定の温度に維持されているため、未定着トナー画像は所定の光沢度、定着強度をもって、転写材Ｐ上に固定される。
【００３３】
しかしながら、定着装置４の駆動開始にともなって、前記ベルト支持ローラ４１や加圧パッド４５等の熱源を持たない部材が熱を奪い、また前記加熱ローラ４２や定着ベルト４０、加圧ローラ４３の温度を上げるため熱が奪われ、ハロゲンヒータ４７からの熱供給が不足し、加熱ローラ４２の温度は低下する。この状態で所定の定着搬送速度で定着動作を継続すると、加熱ローラ４２は温度低下するため、定着ベルト４０も温度が低下し、転写材上でトナーの光沢度が徐々に低下し、１枚目の転写材Ｐの画像とその後に続く転写材Ｐの画像との光沢度差が拡大して行き、最悪の場合、定着不良に至る場合がある。
【００３４】
本発明は、このような不都合を回避するためになされたものである。
第１の発明は、転写材の搬送速度を一定に保ちながら、時間計測手段で連続定着開始から計測される時間に従って、１枚目と２枚目の転写材の間隔（以下、紙間隔ともいう）を定格（標準）より長くして、２枚目と３枚目の紙間隔は１枚目と２枚目の紙間隔より短くし、その後、３枚目、４枚目・・・と徐々に紙間隔を狭めて定格の紙間隔に近づけていき、所定枚数後に定格の紙間隔に戻す方法である。ここで、連続定着開始からの時間計測の基点は、画像形成動作が開始された時、或いは未定着画像を担持した１枚目の転写材が定着装置に進入した時、或いは１枚目が定着装置から排出された時等、制御装置や時計計測装置の構成により適当な時刻を選定すればよい。すなわち、連続定着開始からの経過時間に従って、徐々に紙間隔を短くさせる転写材搬送の制御により、熱供給不足を解消できることになる。
【００３５】
上記について、確認のため実験を行った結果を以下に記す。
加熱ローラ径：５０ｍｍ、加熱ローラ肉厚：１．５ｍｍ、ベルト支持ローラ径：３０ｍｍ、ベルト支持ローラ弾性層厚さ：５ｍｍ、ハロゲンヒータ：１．２ｋＷ、定着ベルトの定格速度：３００ｍｍ／秒とした実験では、２分後に定格の紙間隔に達するようにして、光沢度変化を解消することができた。
【００３６】
第２の発明は、転写材の搬送速度を一定に保ちながら、プリント数計測手段によって、連続定着開始から定着されるプリント数に従って、１枚目と２枚目の紙間隔を定格（標準）より長くして、２枚目と３枚目の紙間隔は１枚目と２枚目の紙間隔より短くし、その後、３枚目、４枚目・・・と徐々に紙間隔を狭めて定格の紙間隔に近づけていき、所定枚数後に定格の紙間隔に戻す方法、すなわち、連続定着開始からのプリント数に従って、徐々に紙間隔を短くさせる転写材搬送の制御により、前記熱供給不足を解消できる。
【００３７】
なお、定着動作開始後の時間経過もしくはプリント数の増加に応じて短くするには、経過時間と紙間隔もしくはプリント数と紙間隔の対応をテーブルもしくは換算式のプログラムとしてコントロール部Ｂ１に記憶しておき、計測される時間ないしプリント数に対応して前記プログラムを有するコントロール部Ｂ１からの指令によって前記紙間隔を変えることになる。
【００３８】
第１および第２の発明で、定格の紙間隔に戻るまでの時間もしくはプリント数は、その定着装置の各部材の熱容量、熱伝導率、ヒータ容量、通紙速度によって決められ、コントロール部Ｂ１のプログラムに折り込まれる。
【００３９】
また、通紙される転写材の熱容量（転写材の厚さ、サイズ）などの情報を選択して、紙間隔を短くする割合を変化させる制御手段を設ければ更に望ましい（転写材が厚い場合は、定着開始から長時間または多通紙数をかけて定格紙間隔まで戻す）。
【００４０】
第３の発明は、検知された温度に基づいて、定着装置を通過する転写材の間隔を制御する方法である。
【００４１】
これは、上記のような予測制御ではなく、加圧領域前に接触温度センサ４９（図２参照）を置いて定着ベルトの温度を検知して、所定の温度以下に下がらないように、紙間隔を制御する方法である。このように構成した場合、定格紙間隔においてハロゲンヒータ４７の供給電力よりも転写材が奪う熱と定着器が周囲に放出する熱の合計の方が大きいと定格紙間隔に達することはないが、一律に搬送速度を１／２、１／３にして熱吸収量を上げる方法に比較して、生産性を高く維持することができる利点がある。
【００４２】
第４の発明は、連続定着開始後の転写材の紙間隔を定格（標準）どうり一定に保つモードと、前述した連続定着開始後に転写材の紙間隔を変化させるモードを有し、この２つのモードを相互に切り替える制御手段を設け、所定の画質を維持する方法である。この場合、従来の連続定着開始直後から定格どうりの紙間隔で動作するモードも選択でき、高い光沢度制御を必要とせず、ある程度の定着強度が得られれば問題ない場合には、より高い生産性を得ることができる。モードの選択は、本体操作部からの入力や、画像出力指令と合わせて信号を送ればよい。
【００４３】
以上、第１の発明から第４の発明の説明の中での紙間隔の制御指令は、連続定着開始から検知される経過時間、定着されるプリント数または検知温度に対応して、予め設定されたプログラムに従ってコントロール部Ｂ１から発せられるものとする。
【００４４】
また、画像光沢度を向上させるため、加圧ローラ４３とベルト支持ローラ４１の圧力を変更、定着ベルト４０や加熱ローラ４２の設定温度変更等を制御する制御手段がコントロール部Ｂ１に併設することもできる。
【００４５】
以上、まとめると、本発明は、定着装置に通紙開始直後である１枚目の影響が最も大きいため、２枚目との紙間隔をより大きくして、以降３枚目、４枚目・・・との紙間隔を徐々に減らして定格の紙間隔に戻すことで定着性や光沢度の変化をより小さく抑えることができることを特徴としている。
【００４６】
本実施の形態では、ベルト方式の定着装置について説明したが、単にローラ対（熱ローラ、加圧ローラ対）のみによって加圧領域を形成して定着する定着装置でも同様の制御を行うことによって、安定した光沢度、定着強度を得ることができる。
【００４７】
次に、図１に基づいて画像形成プロセスを説明する。
画像記録のスタートと同時に不図示の感光体駆動モータの始動により色信号Ｙの感光体１０は矢印で示す反時計方向に回転され、同時にスコロトロン帯電器１１の帯電作用により感光体１０に電位の付与が開始される。
【００４８】
感光体１０は電位を付与されたあと、書き込み装置１２によってＹの画像データに対応する画像の書き込みが開始され、感光体１０の表面に原稿画像のＹの画像に対応する静電潜像が形成される。
【００４９】
前記の静電潜像はＹの現像器１３により非接触の状態で反転現像され、感光体１０の回転に応じＹのトナー像が感光体１０上に形成される。
【００５０】
当該感光体１０上に形成されたＹのトナー像は、Ｙの転写器２５の作用により、中間転写ベルト２０上に転写される。
【００５１】
その後、前記感光体１０はクリーニング装置１４によって清掃され、次の画像形成サイクルにはいる（以下、Ｍ、Ｃ、Ｋのクリーニングプロセスにても同様故、説明を省略する）。
【００５２】
次いで、書き込み装置１２によってＭ（マゼンタ）の色信号すなわちＭの画像データに対応する画像書き込みが行われ、感光体１０の表面に原稿画像のＭの画像に対応する静電潜像が形成される。当該静電潜像は、Ｍの現像器１３により感光体１０上にＭのトナー像となり、Ｍの転写器２５において、中間転写ベルト２０上の前記Ｙのトナー像と同期が取られ、前記Ｙのトナー像の上に重ね合わされる。
【００５３】
同様のプロセスにより、Ｙ、Ｍの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｃ（シアン）のトナー像が、Ｃの転写器２５において、前記のＹ、Ｍの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ、更にＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｋ（黒）のトナー像が、Ｋの転写器２５において、前記のＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ、中間転写ベルト２０上にＹ、Ｍ、ＣおよびＫの重ね合わせトナー像が形成される。
【００５４】
重ね合わせトナー像が担持されている中間転写ベルト２０は矢印のように時計方向に送られ、転写材Ｐが紙カセット７２より、紙送り出しローラ７０によって送り出され、搬送ローラ７３を経て、タイミングローラ７１へ搬送され、当該タイミングローラ７１の駆動によって、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像と同期がとられて、トナーと反対極性の直流電圧が印加されている転写ローラ２６（中間転写ベルト２０に当接状態にある）の転写領域Ｓに給送され、中間転写ベルト２０上の重ね合わせトナー像が転写材Ｐに転写される。
【００５５】
その後、中間転写ベルト２０は走行し、除電ローラ２７で残留トナーの電荷が弱められ、当該中間転写ベルト２０に当接したクリーニングブレード２９により清掃され、次の画像形成サイクルに入る。
【００５６】
重ね合わせトナー像が転写された転写材Ｐは、更に定着装置４へと送られ、定着ベルト４０を介してベルト支持ローラ４１と加圧ローラ４３に加挟持、加圧され定着される。トナー像が溶融定着された転写材Ｐは排紙ローラ８１によって排紙皿８２へ搬送される。
【００５７】
【発明の効果】
定着ベルト速度は一定で、紙間隔を変化させることによって画像の光沢度の変動を回避でき、安定した光沢度、定着強度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
【図２】ベルト方式の定着装置の断面を示す略図である。
【符号の説明】
１　画像形成手段
４　定着装置
４０　定着ベルト
４１　ベルト支持ローラ
４２　加熱ローラ
４３　加圧ローラ
４５　加圧パッド
４７　ハロゲンヒータ
４８，４９　接触温度センサ
４２５　加圧バネ
【図１】
2004101801.tif 000003
【図２】
2004101801.tif 000004