(57)【要約】【課題】加熱体の表面温度低下を防止し、長期に渡って安定した画質および定着性能を維持することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】少なくとも、搬送手段１４６，１４８と、記録媒体１４４に未定着のトナー像を形成する画像形成手段１１０と、加熱体１２２および加圧体１２４により形成されるニップ部で前記未定着のトナー像を定着させる定着手段１２０と、を備え、定着手段１２０が、記録媒体１４４をニップ部で挟持しつつ送り出すように、加熱体１２２および／または加圧体１２４を駆動する駆動手段１３０と、前記ニップ部を加熱する加熱手段と、を有し、搬送手段１４６，１４８が稼動し始めた時には駆動手段１３０が停止しており、記録媒体１４４が定着手段１２０の前まで搬送されてきたときに駆動手段１３０の駆動が開始するように、駆動手段１３０の駆動時期を制御する制御手段１６０を有することを特徴とする画像形成装置である。【選択図】　図１
2004012684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、記録媒体を搬送する搬送手段と、該搬送手段による搬送経路に位置し、前記記録媒体に未定着のトナー像を形成する画像形成手段と、前記搬送経路における画像形成手段の下流に位置し、加熱体および加圧体により形成されるニップ部で、前記記録媒体に形成された未定着のトナー像を加熱および加圧することにより定着させる定着手段と、を備える画像形成装置であって、
前記定着手段が、前記記録媒体をニップ部で挟持しつつ送り出すように、前記加熱体および／または前記加圧体を駆動する駆動手段と、前記ニップ部を加熱する加熱手段と、を有し、
前記記録媒体を搬送するために前記搬送手段が稼動し始めた時には前記駆動手段が停止しており、前記搬送手段により前記記録媒体が定着手段の前まで搬送されてきたときに前記駆動手段の駆動が開始するように、前記駆動手段の駆動時期を制御する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】
前記制御手段が、前記搬送経路における定着手段の前に位置し、前記記録媒体が搬送されて来たことを感知して、前記駆動手段における電源装置の電源を入れる感知スイッチであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段が、前記搬送手段が稼動し始めたことを検知し、かつ、それから前記記録媒体が定着手段の前まで搬送されるまでの時間遅れて、前記駆動手段における電源装置の電源を入れる時差スイッチであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段が、前記搬送経路における定着手段の上流のいずれかの箇所に位置し、その箇所に前記記録媒体が搬送されて来たことを感知し、かつ、それから前記記録媒体が定着手段の前まで搬送されるまでの時間遅れて、前記駆動手段における電源装置の電源を入れる感知時差スイッチであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記駆動手段が駆動し始める前に、前記加熱手段による加熱を開始することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記駆動手段が駆動し始める時に、前記加熱手段によって前記加熱体表面が十分に加熱されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記加熱体および前記加圧体が、ロール状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記加熱体がロール状であり、前記加圧体が無端ベルト状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、未定着トナー像を有する記録媒体を、一対のローラおよび／またはベルトからなるニップ部に挿通させて、これを定着する定着装置を有する、電子写真複写機、ファクシミリ、プリンタ等、電子写真プロセスを利用した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真プロセスを利用した複写機等においては、記録媒体表面に形成された未定着トナー像を定着して永久画像にする必要があり、その定着法として、溶剤定着方式、圧力定着方式および加熱定着方式等が知られている。
しかし、上記溶剤定着方式および圧力定方式は、環境問題、定着性能等の欠点を有しており、共に広く実用されていないのが現状である。従って、未定着トナーの定着には、一般に加熱によってトナーを溶融させ、記録媒体表面に付着させる加熱定着方式が広く採用されている。
【０００３】
この加熱定着方式としては、少なくとも一方を加熱した一対のロール（加熱ロールおよび加圧ロール）間に一定圧力を加えてニップ部を形成し、該ニップ部に未定着トナー像を有する記録媒体を挿通させて定着を行う熱ロール方式の定着装置（２ロール定着装置）が従来より知られており、これは、他の加熱定着装置と比べて、低電力かつ定着部での紙づまりによる発火の危険性の少ないこと等の利点があることから最も広く使用されている定着方式である。
【０００４】
これに対して、上記２ロール定着装置における加圧ロール側が無端状の加圧ベルトに取って代わり、該加圧ベルトが加熱ロールに所定角度巻き付けられ、長いニップ時間を確保することができるベルトニップ方式の定着装置も提案されている。ベルトニップ方式の定着装置においては、さらに、加熱ロール側も無端状の加熱ベルトに取って代わる態様の物もある。以下、２ロール定着装置を例に挙げて、従来技術の問題点を説明する。
【０００５】
加熱ロールとしては、円筒状芯金の表面にシリコーンゴム等の耐熱性弾性体を被覆したものや、さらにこの耐熱性弾性体の上にパーテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）や、ポリフロ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（ＰＦＡ）等の耐熱性樹脂を被覆したものが使われている。
【０００６】
一方、加圧ロールとしては、円筒状芯金の表面にシリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性弾性体を被覆したものや、さらにこの耐熱性弾性体の上にパーテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）や、ポリフロ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（ＰＦＡ）等の耐熱性樹脂を被覆したもの、あるいはアルミニウムや鉄などの金属の表面にＰＴＦＥやＰＦＡ等の耐熱性樹脂を被覆したものが使われている。
【０００７】
２ロール定着装置においては、前記加熱ロールを用いた場合、芯金の表面に耐熱性弾性体や耐熱性フッ素樹脂等の熱伝導の悪い材料を用いている為に、記録媒体の挿通によって加熱ロール表面温度が低下し、定着不良を発生することがある。定着不良が発生すると、得られる画像の画質に影響を及ぼすほか、加熱ロール表面の汚れ、ないし破損の原因ともなる。
【０００８】
この問題を解決する方法として、特開平１１−１６１０８１号公報において、所定時間内の温度変化量によって空回転を実施する方法が提案されているが、温度変化量の測定の為の時間が必要となり、待機時間の延長につながると共に、待機時の消費電力が増加するなどの問題を有している。
【０００９】
以上の２ロール定着装置における加熱ロール表面温度変動による定着不良の問題や、待機時間の延長並びに待機時の消費電力増加の問題は、程度の差こそあれ、ベルトニップ方式の定着装置においても同様であり、広く、加熱体および加圧体により形成されるニップ部で加熱および加圧することにより定着させる定着装置において、解消が望まれる問題点である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の欠点を解消することを目的とし、詳しくは、加熱体および加圧体により形成されるニップ部で加熱および加圧することにより定着させる定着手段を有する画像形成装置において、前記加熱体の表面温度低下を防止し、定着不良の発生を防止すると共に、定着不良による前記加熱体表面の汚れ、ないし破損を防止し、長期に渡って安定した画質および定着性能を維持することのできる、信頼性の高い画像形成装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記定着手段を有する画像形成装置において、待機時間を短縮させ、待機時の消費電力をできる限り抑え得る画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決しようとする手段】
上記目的は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明は、少なくとも、記録媒体を搬送する搬送手段と、該搬送手段による搬送経路に位置し、前記記録媒体に未定着のトナー像を形成する画像形成手段と、前記搬送経路における画像形成手段の下流に位置し、加熱体および加圧体により形成されるニップ部で、前記記録媒体に形成された未定着のトナー像を加熱および加圧することにより定着させる定着手段と、を備える画像形成装置であって、
前記定着手段が、前記記録媒体をニップ部で挟持しつつ送り出すように、前記加熱体および／または前記加圧体を駆動する駆動手段と、前記ニップ部を加熱する加熱手段と、を有し、
前記記録媒体を搬送するために前記搬送手段が稼動し始めた時には前記駆動手段が停止しており、前記搬送手段により前記記録媒体が定着手段の前まで搬送されてきたときに前記駆動手段の駆動が開始するように、前記駆動手段の駆動時期を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００１２】
本発明によれば、定着手段の加熱体および／または加圧体の駆動を担う駆動手段を、搬送手段や画像形成手段から独立させ、前記搬送手段よりも遅れて駆動が開始することによって、画質不良および定着不良を長期に渡って安定して防止することができる。また、前記記録媒体が搬送されて来るまでの間において、加熱体および加圧体の駆動による放熱が抑制されるため、待機時間を短縮させ、待機時の消費電力を抑えることができる。
【００１３】
前記制御手段としては、例えば、以下の３つの態様を挙げることができる。
（１）前記搬送経路における定着手段の前に位置し、前記記録媒体が搬送されて来たことを感知して、前記駆動手段における電源装置の電源を入れる感知スイッチである態様。なお、当該構成における感知スイッチは、感知部とスイッチ部とが一体となっていても、別々になっていてもよく、スイッチ自体は前記駆動手段内に組み込まれていても構わず、前記記録媒体の感知と前記駆動手段の電源スイッチとが、装置全体として構成されていれば構わない。
【００１４】
（２）前記搬送手段が稼動し始めたことを検知し、かつ、それから前記記録媒体が定着手段の前まで搬送されるまでの時間遅れて、前記駆動手段における電源装置の電源を入れる時差スイッチである態様。なお、当該構成における時差スイッチは、検知部と時差制御部（タイマー）とスイッチ部とが一体となっていても、別々になっていてもよく、スイッチ部や時差制御部は前記駆動手段内に組み込まれていても構わず、前記搬送手段の稼動の検知と前記駆動手段の電源スイッチとが、装置全体として構成されていれば構わない。
【００１５】
（３）前記制御手段が、前記搬送経路における定着手段の上流のいずれかの箇所に位置し、その箇所に前記記録媒体が搬送されて来たことを感知し、かつ、それから前記記録媒体が定着手段の前まで搬送されるまでの時間遅れて、前記駆動手段における電源装置の電源を入れる感知時差スイッチである態様。なお、当該構成における感知時差スイッチは、感知部と時差制御部（タイマー）とスイッチ部とが一体となっていても、これら全てあるいは一部が別々になっていてもよく、スイッチ部や時差制御部は前記駆動手段内に組み込まれていても構わず、前記記録媒体の感知と時差を制御する部位と前記駆動手段の電源スイッチとが、装置全体として構成されていれば構わない。
【００１６】
本発明においては、前記駆動手段が駆動し始める前に、前記加熱手段による加熱を開始することで、定着手段の前記加熱体および前記加圧体が駆動することによる温度低下を防止しつつ、昇温しておくことが望ましい。さらに、前記駆動手段が駆動し始める時に、前記加熱手段によって前記加熱体表面が十分に加熱されていることが望ましい。
【００１７】
前記定着手段としては、加熱体および前記加圧体の双方が、ロール状である２ロール方式や、前記加熱体がロール状であり、前記加圧体が無端ベルト状であるベルトニップ方式が挙げられる。勿論、加熱体および前記加圧体の双方ともが無端ベルト状であるベルトニップ方式や、前記加熱体が無端ベルト状であり、前記加圧体がロール状であるベルトニップ方式であっても、本発明は問題なく適用できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、実施形態を挙げて本発明を詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の画像形成装置の一例である、第１の実施形態の画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。本実施形態の画像形成装置は、主として、電子写真方式の画像形成部（画像形成手段）１１０と、２ロール方式の定着部（定着手段）１２０と、給紙トレイ１４０から画像形成部１１０および定着部１２０を経て排紙トレイ１４２まで用紙（記録媒体）１４４を搬送する用紙搬送系とで構成される。
【００１９】
用紙搬送系では、まず、不図示の搬送系モータが駆動し、その後ピックアップロール１４６の回転により給紙トレイ１４０から用紙１４４をピックアップし、搬送ロール１４８ａにより搬送系に送り出される。搬送ガイド１５０ａ、搬送ロール１４８ｂおよび搬送ガイド１５０ｂを経由して、画像形成部１１０まで用紙１４４が搬送されると、ここで未定着のトナー像が形成される。
【００２０】
なお、画像形成部１１０は、電子写真感光体１１２と転写ロール１１４とを含み、不図示の帯電装置、像露光装置、現像装置、クリーニング装置、除電装置等が電子写真感光体１１２の周囲に配され、これらにより電子写真感光体１１２の表面に未定着のトナー像が形成され、転写ロール１１４により用紙１４４に転写される構成となっている。
【００２１】
未定着のトナー像が形成された用紙１４４は、搬送ガイド１５０ｃに支持されながら定着部１２０に搬送され、ここで加熱および加圧されることで定着され、搬送ガイド１５０ｄおよび排出ロール１５２を経由して排紙トレイ１４２に送出される。
【００２２】
図２に、本実施形態における定着部１２０の模式断面図を示す。
定着部１２０は、主として、加熱ロール（加熱体）１２２と、それに接する位置に配される加圧ロール（加圧体）１２４とからなり、両者間に、未定着のトナー像１５４が形成された用紙１４４が挿通されるニップ部が形成されている。
【００２３】
加熱ロール１２２の内部には、その表面を加熱するためのハロゲンランプ（加熱手段）１２８が配され、加熱された加熱ロール１２２表面の温度は、加熱ロール１２２表面に接触して、あるいは加熱ロール１２２表面近傍に設けられた温度検知装置１２６によって検知され、図示されていないＣ．Ｐ．Ｕ．によって続けて加熱するか、加熱を中止するかの判断を行い、加熱ロール１２２表面の温度を一定に保っている。
【００２４】
本実施形態においては、装置全体の電源がＯｎにされた段階で、ハロゲンランプ１２８の電源が入れられ点灯すると共に加熱ロール１２２表面の温度制御が開始され、後述の搬送系モータが駆動する段階では、加熱ロール１２２表面の温度が所定の温度に調整されている。
【００２５】
なお、本実施形態において、加圧ロール１２４内部にはランプを設けていないが、加熱ロール１２２と同様にランプを設けて、同様の温度制御をしても構わない。また、これら、加熱ロール１２２や加圧ロール１２４に設けるランプは１本でも複数本でも構わない。
【００２６】
定着部１２０には、定着装置専用のモータ（駆動手段）１３０が、加熱ロール１２２の駆動用に設けられており、用紙搬送系あるいは画像形成部等とは、独立して駆動可能となっている。モータ１３０は、定着部１２０の直前に設けられた用紙センサ（制御手段）１６０からの信号によりスイッチのＯｎ−Ｏｆｆが制御される。
【００２７】
図３は、本実施形態の各部材におけるスイッチＯｎ−Ｏｆｆの時間による推移を示すグラフであり、横軸が時間である。まず、用紙搬送系の搬送ロール１４８ａ，１４８ｂや排出ロール１５２を回転させる搬送系モータが駆動（搬送系モータＯｎ）し、その後ピックアップロール１４６が駆動（ピックアップロールＯｎ）し、用紙１４４を給紙トレイ１４０からピックアップし、用紙搬送系に乗せる。用紙搬送系に乗った用紙１４４は、搬送ロール１４８ａ，１４８ｂを経て画像形成部１１０にて未定着トナー像が形成され、さらに搬送ガイド１５０ｃ上を搬送される。
【００２８】
そして、用紙１４４が用紙センサ１６０の感知（検出）箇所に到達すると、用紙センサ１６０がモータ１３０に検出信号を送り（用紙センサＯｎ）、モータ１３０内の電源装置の電源が入り（以上、感知センサとしての構成）、モータ１３０が駆動し始め（定着装置用モータＯｎ）、定着部１２０におけるニップ部に用紙１４４が到達するまでに、正規の回転数になるように設定される。そして、定着部１２０におけるニップ部に用紙１４４が挿通される。用紙１４４は、当該ニップ部への挿通により、熱および圧力により前記未定着トナー像が定着され、排出ロール１５２により排紙トレイ１４２に送出される。
【００２９】
このように、直前まで加熱ロール１２２および加圧ロール１２４が駆動しないため、加圧ロール１２４への放熱による加熱ロール１２２表面加熱のロスが軽減される。
【００３０】
なお、用紙センサ１６０を設置する位置を、例えば、画像形成部１１０上流の搬送ガイド１５０ｂの箇所等、搬送経路における定着部１２０上流のいずれかの箇所とし、当該用紙センサ１６０が用紙１４４を感知し、そのまま搬送されて定着部１２０の前に用紙１４４が来たタイミングで、モータ１３０内の電源装置の電源が入り（以上、感知遅延センサとしての構成）、モータ１３０の駆動を開始する（定着装置用モータＯｎ）、すなわち、用紙１４４の感知からモータ１３０の駆動開始までの間を遅延させる構成としても構わない。
【００３１】
いずれの態様においても、モータ１３０の駆動開始のタイミングとしては、定着部１２０におけるニップ部に用紙１４４が到達するまでに、正規の回転数となって安定することを条件に、できる限り用紙１４４が前記ニップ部に近づいたタイミングであることが好ましく、各種条件によるが、用紙１４４が前記ニップ部に到達するおおよそ０．５〜２．０秒前に駆動開始することが好ましい。
【００３２】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態においては、さらに具体的に、熱効率についても検証する。
図４は、本発明の画像形成装置の一例である、第２の実施形態の画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。本実施形態の画像形成装置は、主として、電子写真方式の画像形成部（画像形成手段）２１０と、ベルトニップ方式の定着部（定着手段）２２０と、給紙トレイ２４０から画像形成部２１０および定着部２２０を経て排紙トレイ２４２まで用紙（記録媒体）２４４を搬送する用紙搬送系とで構成される。
【００３３】
用紙搬送系では、まず、不図示の搬送系モータが駆動し、その後ピックアップロール２４６の回転により給紙トレイ２４０から用紙２４４をピックアップし、搬送ロール２４８ａにより搬送系に送り出される。搬送ガイド２５０ａ、搬送ロール２４８ｂおよび搬送ガイド２５０ｂを経由して、画像形成部２１０まで用紙２４４が搬送されると、ここで未定着のトナー像が形成される。
【００３４】
なお、画像形成部２１０は、電子写真感光体２１２と転写ロール２１４とを含み、不図示の帯電装置、像露光装置、現像装置、クリーニング装置、除電装置等が電子写真感光体２１２の周囲に配され、これらにより電子写真感光体２１２の表面に未定着のトナー像が形成され、転写ロール２１４により用紙２４４に転写される構成となっている。
【００３５】
未定着のトナー像が形成された用紙２４４は、搬送ガイド２５０ｃに支持されながら定着部２２０に搬送され、ここで加熱および加圧されることで定着され、搬送ガイド２５０ｄおよび排出ロール２５２を経由して排紙トレイ２４２に送出される。
【００３６】
図５に、本実施形態における定着部２２０の模式断面図を示す。
定着部２２０は、主として、加熱ロール（加熱体）２２２と、それに接する位置に配される無端状の加圧ベルト（加圧体）２６２と、加圧ベルト２６２をその周内から付勢して、加熱ロール２２２−加圧ベルト２６２間に、未定着トナー像２５４を保持する用紙２４４を挿通可能なニップ部を形成する圧接部材２７０と、からなる。
【００３７】
加熱ロール２２２は、肉厚１．６ｍｍのアルミニウム製中空コアの外周に、シリコーンゴム製で肉厚０．６ｍｍの弾性層を設け、表面にパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）からなる離型層が形成されてなる外径２６ｍｍのロールである。勿論、本発明において、これら各構成部材の材料やサイズは限定されるものではなく、例えば、離型層の材料としてＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を挙げることができる。
【００３８】
加熱ロール２２２の内部には、その表面を加熱するための７２０Ｗのハロゲンランプ（加熱手段）２２８が配され、加熱された加熱ロール２２２表面の温度は、加熱ロール２２２表面に接触して、あるいは加熱ロール２２２表面近傍に設けられた温度検知装置２２６によって検知され、図示されていないＣ．Ｐ．Ｕ．によって続けて加熱するか、加熱を中止するかの判断を行い、加熱ロール２２２表面の温度を一定に保っている。
【００３９】
加圧ベルト２６２は、厚さ約７０μｍでポリイミド樹脂製の無端状のベルトであり、加熱ロール２２２に対し所定の角度巻き付けられるように接触しており、加圧ベルト２６２−加熱ロール２２２間にニップ部が形成されている。加圧ベルト２６２の加熱ロール２２２への巻き付け角度としては、加熱ロール２２２の回転速度にもよるが、ニップ部を十分に広く（長く）確保できるよう、２０〜４５°程度とすることが好ましい。本実施形態においては、巻き付け角度は約２０°となるように、圧接部材２７０の形状・大きさを設計している。
【００４０】
圧接部材２７０は、支持体２７２と、該支持体２７２に取り囲まれるように配置されたシリコーンゴム製の弾性体２７４とから構成されている。また、支持体２７２には、加圧ベルト２６２がスムーズに回転するように設けられたベルト走行ガイド２７６が取り付けられている。
なお、不図示ではあるが、圧接部材２７０の付勢面の表面には、弾性体２７４と加圧ベルト２６２との摩擦抵抗を低減するため、テフロン（登録商標）シート等、摩擦係数の低い樹脂シートが介装されている。
【００４１】
定着部２２０には、定着装置専用のモータ（駆動手段）２３０が、加熱ロール２２２の駆動用に設けられており、用紙搬送系あるいは画像形成部等とは、独立して駆動可能となっている。モータ２３０は、定着部２２０の直前に設けられた用紙センサ（制御手段）２６０からの信号によりスイッチのＯｎ−Ｏｆｆが制御される。
【００４２】
図６は、本実施形態の各部材におけるスイッチＯｎ−Ｏｆｆの時間による推移を示すグラフであり、横軸が時間である。まず、用紙搬送系の搬送ロール２４８ａ，２４８ｂや排出ロール２５２を回転させる搬送系モータが駆動（搬送系モータＯｎ）し、そのタイミングを検知した定着部２２０において、ハロゲンランプ２２８の電源が入れられ点灯し、加熱が開始する（加熱手段Ｏｎ）。加熱手段における電源Ｏｎは、強制的にハロゲンランプ２２８自体を点灯しても構わないし、主電源は入れて置き、設定温度を上昇させ、ハロゲンランプ２２８を点灯させる構成としても構わない。本実施形態においては、当初の設定温度を２００℃としておき、搬送系モータＯｎのタイミングを検知して、設定温度を２２０℃へ上昇させることで、結果としてハロゲンランプ２２８を点灯させている。
【００４３】
なお、本実施形態においては、加熱手段としてのハロゲンランプ２２８の点灯を、用紙搬送系モータのタイミングにて実施したが、画像形成装置が動作することを示すものであれば、他の手段によりタイミングを計っても構わない。加熱手段をＯｎとするタイミングは、加熱ロール２２２表面に設けられている離型層の材料および厚さ、加熱ロール２２２の基材の材料および厚さ、加熱ロール２２２に投入される電力、プロセススピード等によって変化する。
【００４４】
その後ピックアップロール２４６が駆動（ピックアップロールＯｎ）し、用紙２４４を給紙トレイ２４０からピックアップし、用紙搬送系に乗せる。用紙搬送系に乗った用紙２４４は、搬送ロール２４８ａ，２４８ｂを経て画像形成部２１０にて未定着トナー像が形成され、さらに搬送ガイド２５０ｃ上を搬送される。
【００４５】
そして、用紙２４４が用紙センサ２６０の感知（検出）箇所に到達すると、用紙センサ２６０がモータ２３０に検出信号を送り（用紙センサＯｎ）、モータ２３０が駆動し始め（定着装置用モータＯｎ）（以上、感知センサとしての構成）、定着部２２０におけるニップ部に用紙２４４が到達するまでに、正規の回転数になるように設定される。そして、定着部２２０におけるニップ部に用紙２４４が挿通される。用紙２４４は、当該ニップ部への挿通により、熱および圧力により前記未定着トナー像が定着され、排出ロール２５２により排紙トレイ２４２に送出される。
【００４６】
加熱ロール２２２内部に設けられたハロゲンランプ２２８の点灯後、加熱ロール２２２表面に熱エネルギーが移動し、ニップ部が十分に加熱された後に、定着部２２０の駆動を開始することが望ましい。そのため、本実施形態においては、用紙搬送系モータの駆動から定着部のモータ２３０の駆動が開始するまでの時間設定を約２秒とし、定着部のモータ２３０の駆動開始から定着部のニップ部へ用紙２４４が挿通開始されるまでの時間設定を約１秒とした。また、定着部２２０における駆動速度は約３２０ｍｍ／ｓとした。
【００４７】
本実施形態の画像形成装置において、Ａ４サイズの用紙（富士ゼロックス（株）製Ｐ紙）を用いて画像形成を行ったところ、定着部のモータ２３０を用紙搬送系モータと同時に駆動して画像形成を行った場合よりも、定着開始時（定着部のニップ部へ用紙２４４が挿通開始された時）の加熱ロール２２２温度が、約５℃（前者は１７０℃、後者は１７５℃）改善された。
【００４８】
このように、直前まで加熱ロール２２２および加圧ベルト２６２が駆動しないため、加圧ベルト２６２への放熱による加熱ロール２２２表面加熱のロスが軽減される。
なお、本実施形態においても、第１の実施形態同様、感知センサによる構成に代えて、感知遅延センサによる構成としてもよいし、モータ２３０の駆動を開始するタイミングも第１の実施形態と同様である。
【００４９】
＜第３の実施形態＞
図７は、本発明の画像形成装置の一例である、第３の実施形態の画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。本実施形態の画像形成装置は、主として、電子写真方式の画像形成部（画像形成手段）３１０と、ベルトニップ方式の定着部（定着手段）３２０と、給紙トレイ３４０から画像形成部３１０および定着部３２０を経て排紙トレイ３４２まで用紙（記録媒体）３４４を搬送する用紙搬送系とで構成される。
【００５０】
用紙搬送系では、まず、不図示の搬送系モータが駆動し、その後ピックアップロール３４６の回転により給紙トレイ３４０から用紙３４４をピックアップし、搬送ロール３４８ａにより搬送系に送り出される。搬送ガイド３５０ａ、搬送ロール３４８ｂおよび搬送ガイド３５０ｂを経由して、画像形成部３１０まで用紙３４４が搬送されると、ここで未定着のトナー像が形成される。
【００５１】
なお、画像形成部３１０は、電子写真感光体３１２と転写ロール３１４とを含み、不図示の帯電装置、像露光装置、現像装置、クリーニング装置、除電装置等が電子写真感光体３１２の周囲に配され、これらにより電子写真感光体３１２の表面に未定着のトナー像が形成され、転写ロール３１４により用紙３４４に転写される構成となっている。
【００５２】
未定着のトナー像が形成された用紙３４４は、搬送ガイド３５０ｃに支持されながら定着部３２０に搬送され、ここで加熱および加圧されることで定着され、搬送ガイド３５０ｄおよび排出ロール３５２を経由して排紙トレイ３４２に送出される。
【００５３】
図８に、本実施形態における定着部３２０の模式断面図を示す。
定着部３２０は、主として、加熱ロール（加熱体）３２２と、それに接する位置に配される無端状の加圧ベルト（加圧体）３６２と、加圧ベルト３６２をその周内から付勢して、加熱ロール３２２−加圧ベルト３６２間に、未定着トナー像を保持する用紙３４４を挿通可能なニップ部を形成する圧接部材３７０と、からなる。
【００５４】
本実施形態において、加熱ロール３２２は、肉厚１．６ｍｍのアルミニウム製中空コアの外周に、シリコーンゴム製で肉厚０．６ｍｍの弾性層を設け、表面にパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）からなる離型層が形成されてなる外径２６ｍｍのロールである。
【００５５】
加熱ロール３２２の内部には、その表面を加熱するための７５０Ｗのハロゲンランプ（加熱手段）３２８が配され、加熱された加熱ロール３２２表面の温度は、加熱ロール３２２表面に非接触で設けられたキーエンス（株）製赤外放射温度計（不図示）によってモニターしながら所定の温度に制御した。また、この加熱ロール３２２には、不図示の駆動モータが接続されており、用紙３４４が２２０ｍｍ／ｓのスピードで搬送されるように制御されている。
【００５６】
加圧ベルト３６２は、外径３０ｍｍで厚さ約７０μｍでポリイミド樹脂製フィルムからなる無端状のベルトであり、加熱ロール３２２に対し所定の角度巻き付けられるように接触しており、加圧ベルト３６２−加熱ロール３２２間にニップ部が形成されている。本実施形態において、加圧ベルト３６２の加熱ロール３２２への巻き付け角度は、約２０°となるように圧接部材３７０の形状・大きさを設計している。
【００５７】
圧接部材３７０は、支持体３７２と、該支持体３７２に取り囲まれるように配置されたシリコーンゴム製の弾性体３７４と、ニップ部における弾性体３７４の下流に配されるアルミニウム製の加圧部材３７８と、から構成されている。圧接部材３７０は、金属プレートをチャネル状に折り曲げて形成した部材等からなる支持フレーム３８０に固定され、当該支持フレーム３８０の周囲を大きく取り囲むようにして加圧ベルト３６２が取り回され、加熱ロール３２２の回動に連れ回されて自在に回転するように構成されている。支持フレーム３８０には、曲面状の摺接面を備えた案内部材３８２，３８４が夫々固定されており、加圧ベルト３６２は、これら案内部材３８２，３８４によって内側から支えられ、所定の経路を回転するようになっている。
【００５８】
弾性体３７４は、加圧部材３７８よりもニップ部における用紙３４４の搬送方向の上流側、すなわちニップ部の始端部側に隣接配設され、加圧ベルト３６２の加熱ロール３２２に対する圧接力を向上させるべく、かかる加圧ベルト３６２の裏面側から加熱ロール３２２に付勢されている。
【００５９】
一方、加圧部材３７８は、加圧ベルト３６２の幅方向（図面における奥行き方向）に沿って同一の断面形状を有するプレート状の金属部材であり、加圧ベルト３６２の内側に圧接する先端には、弾性体３７４側に張り出した押圧部３７８ａが形成されている。また、押圧部３７８ａと反対側の端部には、図８に示すような脚部３７８ｂが、幅方向（図面における奥行き方向）に所定の間隔をおいて形成されており、これら脚部３７８ｂが支持フレーム３８０に形成された取付け孔（不図示）に嵌合し、それによって加圧部材３７８が支持フレーム３８０に位置決めされるようになっている。
【００６０】
なお、不図示ではあるが、圧接部材３７０の付勢面の表面には、加圧部材３７８および弾性体３７４と加圧ベルト３６２との摩擦抵抗を低減するため、テフロン（登録商標）シート等、摩擦係数の低い樹脂シートが介装されている。
【００６１】
支持フレーム３８０の内部には、圧接部材３７０を加熱するための、３５０Ｗのハロゲンヒーター３８６が配置されている。このハロゲンヒーター３８６は、支持フレーム３８０とその側面に備えられた案内部材３８４との間で、加熱ロール３２２軸方向中央に配置された熱電対（図示せず）により温度制御を行っている。
【００６２】
定着部３２０には、定着装置専用のモータ（駆動手段）３３０が、加熱ロール３２２の駆動用に設けられており、用紙搬送系あるいは画像形成部等とは、独立して駆動可能となっている。モータ３３０は、ピックアップロール３４６の回転を検知し、この信号によりスイッチのＯｎ−Ｏｆｆが制御される。
【００６３】
図９は、本実施形態の各部材におけるスイッチＯｎ−Ｏｆｆの時間による推移を示すグラフであり、横軸が時間である。まず、定着部３２０において、ハロゲンランプ３２８およびハロゲンヒーター３８６の電源が入れられ点灯し、室温状態であった加熱ロール３２２、および支持フレーム３８０ないし圧接部材３７０の加熱が開始する（加熱ロールの加熱手段Ｏｎ、圧接部材の加熱手段Ｏｎ）。本実施形態においては、加熱ロール３２２の設定温度を２００℃、圧接部材３７０の設定温度を１５０℃とした。
【００６４】
圧接部材３７０が十分に昇温した後、ハロゲンヒーター３８６の電源が切られ消灯する（圧接部材の加熱手段Ｏｆｆ）と同時に、用紙搬送系の搬送ロール３４８ａ，３４８ｂや排出ロール３５２を回転させる搬送系モータを駆動（搬送系モータＯｎ）させた。
【００６５】
その後ピックアップロール３４６が駆動（ピックアップロールＯｎ）し、用紙３４４を給紙トレイ３４０からピックアップし、用紙搬送系に乗せる。用紙搬送系に乗った用紙３４４は、搬送ロール３４８ａ，３４８ｂを経て画像形成部３１０にて未定着トナー像が形成され、さらに搬送ガイド３５０ｃ上を搬送され、定着部３２０に到達する。
【００６６】
本実施形態においては、定着部３２０のニップ部に到達する３秒前に加熱ロール３２２を駆動するモータ３３０が駆動を開始するように、制御されている。具体的には、加熱ロール３２２の駆動タイミングを逆算し、ピックアップロール３４６の回転の検知から、所定時間の遅延の後、加熱ロール３２２を駆動するモータ３３０が駆動を開始する。そして、駆動から３秒後には、正規の回転数になり、定着部３２０におけるニップ部に用紙３４４が到達し、挿通される。用紙３４４は、当該ニップ部への挿通により、熱および圧力により前記未定着トナー像が定着され、排出ロール３５２により排紙トレイ３４２に送出される。
【００６７】
ここで圧接部材側に加熱手段を配することの意義について説明する。
一般に、少なくとも、表面が加熱されて回転する加熱ロールと、該加熱ロールの表面に当接し従動される無端状の加圧ベルトと、該加圧ベルトをその周内から前記加熱ロールの表面に付勢して、前記加熱ロール−前記加圧ベルト間に、未定着トナー像を保持する記録シートを挿通可能なニップ部を形成する圧接部材と、を備えてなる、図８に示すようなベルトニップ方式（より詳しくは、フリーベルトニップ方式）の定着装置においては、ウォームアップタイムの短縮等の目的で加熱ロールの薄肉化が進み、また、ウォームアップタイムが短いため加熱ロールのみが局所的に加熱され、加熱ベルトを加熱ロールに向けて押しつける圧接部材が充分昇温しないうちに印刷が開始される。
【００６８】
したがって印刷初期においては、加熱ロールからの熱が記録シートを介して加圧部材に流れ、加熱ロールの表面温度が低下し、定着不良を起こしやすく、この傾向は、印刷速度の速い場合に顕著であった。この問題を解決するために、高速の画像形成装置においては、加熱ロールを加熱する装置の電力を上げる方法があるが、高速の画像形成装置では、画像定着装置以外の駆動電力も増大し、限られた消費電力内で、定着装置の電力の割合を増やすことは容易でない。
【００６９】
そこで、本実施形態では、圧接部材側にも加熱手段を配することで、圧接部材をウォームアップ時に加熱する役割を担わせている。そのため、本実施形態の定着装置は、ウォームアップタイムが短く、高速印刷時においても定着不良を発生しない物となっている。
【００７０】
圧接部材側の加熱手段は、本実施形態では、搬送系モータが駆動し始めるまでの間だけ通電されている。これは、搬送系モータが駆動し、かつ、加熱ロールの加熱手段の電源が入っている状態で、さらに圧接部材側の加熱手段までも通電されると、装置全体としての最大消費電力が大きくなり過ぎ、装置に対する負荷が増すばかりか、使用電源に大容量を要求するため、装置の設置場所に制限を与えてしまう。
【００７１】
したがって、圧接部材側の加熱手段は、搬送系の駆動手段が駆動し、かつ、加熱ロールの加熱手段が通電されている時以外の時に、通電されることが好ましい。圧接部材側の加熱手段の通電時としては、具体的には、ウォームアップ時や印刷待機時等が該当する。逆に、印刷時等装置の稼動時であっても、加熱ロールの加熱手段の電源が切れているときであれば、圧接部材側の加熱手段は通電していて構わない。ただし、その場合には、圧接部材側の加熱手段の消費電力が、加熱ロールの加熱手段の消費電力以下であることが好ましい。
【００７２】
本実施形態の画像形成装置において、Ａ４サイズの用紙（富士ゼロックス（株）製Ｊ紙）を用いて、横送り５０枚／分で１５０枚通紙して、画像形成を行った。この際の加熱ロール３２２表面の最低温度は、１７５℃であった。比較のため、支持フレーム３８０内のハロゲンヒーター３８６を点灯させずに加熱ロール３２２を室温から立ち上げ、上記同様の通紙試験を実施したところ、加熱ロール３２２の最低温度は、１６５℃であった。
【００７３】
このように、直前まで加熱ロール３２２および加圧ベルト３６２が駆動しないため、加圧ベルト３６２への放熱による加熱ロール３２２表面加熱のロスが軽減される。また、圧接部材３７０側を加熱する加熱手段を配することにより、加熱ロール３２２表面の温度のばらつきも軽減することができる。
【００７４】
以上、本発明の画像形成装置を、３つの実施形態を挙げて説明したが、上記実施形態の各構成は、あくまでも本発明の一例を示すものであり、本発明はこれら実施形態の記載により何ら制限を受けるものではない。例えば、上記各実施形態においては、定着装置専用のモータを設けて説明したが、用紙搬送系や画像形成部のモータと同一モータとして、クラッチ等で単独駆動するようにしても構わない。
また、各実施形態で説明した各構成要素を相互に組み合わせても構わない。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、加熱体および加圧体により形成されるニップ部で加熱および加圧することにより定着させる定着手段を有する画像形成装置において、定着手段における前記加熱体の駆動タイミングを、搬送手段等の稼動タイミングよりも遅くすることによって、加熱ロール表面における無駄な奪熱が防止されると共に、熱を的確に加熱ロール表面に供給する事が可能となり、定着不良の発生を防止することができ、安定した画質の維持が可能となる。そのため、定着不良による画像形成装置の信頼性低下を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】図１の画像形成装置における定着部の模式断面図である。
【図３】図１の画像形成装置の各部材におけるスイッチＯｎ−Ｏｆｆの時間による推移を示すグラフであり、横軸が時間である。
【図４】本発明の他の実施形態の画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図５】図４の画像形成装置における定着部の模式断面図である。
【図６】図４の画像形成装置の各部材におけるスイッチＯｎ−Ｏｆｆの時間による推移を示すグラフであり、横軸が時間である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態の画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。
【図８】図７の画像形成装置における定着部の模式断面図である。
【図９】図７の画像形成装置の各部材におけるスイッチＯｎ−Ｏｆｆの時間による推移を示すグラフであり、横軸が時間である。
【符号の説明】
１１０、２１０、３１０　画像形成部（画像形成手段）
１１２、２１２、３１２　電子写真感光体
１１４、２１４、３１４　転写ロール
１２０、２２０、３２０　定着部（定着手段）
１２２、２２２、３２２　加熱ロール（加熱体）
１２４　加圧ロール（加圧体）
１２６、２２６　温度検知装置
１２８、２２８、３２８　ハロゲンランプ（加熱手段）
１３０、２３０、３３０　モータ（駆動手段）
１４０、２４０、３４０　給紙トレイ
１４２、２４２、３４２　排紙トレイ
１４４、２４４、３４４　用紙（記録媒体）
１４６、２４６、３４６　ピックアップロール（搬送手段）
１４８ａ、１４８ｂ、２４８ａ、２４８ｂ、３４８ａ、３４８ｂ　搬送ロール（搬送手段）
１５０ａ〜１５０ｄ、２５０ａ〜２５０ｄ、３５０ａ〜３５０ｄ　搬送ガイド（搬送手段）
１５２、２５２、３５２　排出ロール（搬送手段）
１５４、２５４　未定着トナー像
１６０、２６０　用紙センサ
２６２、３６２　加圧ベルト（加圧体）
２７０、３７０　圧接部材
２７２、３７２　支持体
２７４、３７４　弾性体
２７６　ベルト走行ガイド
３７８　加圧部材
３８０　支持フレーム
３８２、３８４　案内部材
３８６　ハロゲンヒーター
【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】
2004012684.tif 000009
【図８】
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【図９】
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