JP2001051541A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2001051541A
JP2001051541A JP11223616A JP22361699A JP2001051541A JP 2001051541 A JP2001051541 A JP 2001051541A JP 11223616 A JP11223616 A JP 11223616A JP 22361699 A JP22361699 A JP 22361699A JP 2001051541 A JP2001051541 A JP 2001051541A
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Japan
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temperature
image forming
forming apparatus
roller
temperature sensor
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JP11223616A
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English (en)
Inventor
Naohiko Haniyu
羽生  直彦
Hidetoshi Katayanagi
秀敏 片柳
Yoshiko Matsuoka
佳子 松岡
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トナー像を担持する記録材を加熱手段に対し
て圧接させる加圧回転体の回転方向の温度分布が不均一
になり定着不良を起こす問題を解決する。 【解決手段】 加圧回転体の回転方向の複数位置で温度
を検知し、検知温度に基づいて、加圧回転体の予備回転
を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式により
画像を形成する画像形成装置に関し、特に該画像形成装
置の定着装置における予備回転の制御に関する。
【0002】
【従来の技術】記録材上のトナー像を加熱する加熱手段
と該加熱手段に対して記録材を圧接させる加圧回転体で
構成される定着装置においては、両者の間に形成される
ニップに記録材を通すことにより定着を行い、定着を行
わない待機時には、加圧回転体は加熱手段に圧接した状
態で停止している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように、加熱手段
に対して回転を停止した加圧回転体を長時間圧接させて
おいた場合に、加圧回転体の表面が加熱手段に接触して
いる部分と接触していない部分との間の温度差、即ち加
圧回転体の回転方向の温度分布が不均一になる。このよ
うな不均一な温度分布が加熱手段と加圧回転体を回転し
て定着を行う段階にまで残留すると定着ムラを起こす場
合がある。
【0004】本発明は、加圧回転体の回転方向に不均一
な温度分布をなくして、常に均一な定着を行うことがで
きる画像形成装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、以下に
示す発明のいずれかによって達成される。
【0006】(1)記録材上のトナー像を加熱し定着す
る加熱手段、該加熱手段に対して記録材を圧接させる加
圧回転体、前記加圧回転体の回転方向に異なる複数位置
における温度を検知する温度センサ及び、画像形成装置
のウォームアップ時に前記加圧回転体の予備回転を行う
とともに、前記温度センサにより検知された前記複数位
置における温度に基づいて、前記予備回転を終了する制
御を行う制御手段を有することを特徴とする画像形成装
置。
【0007】(2)記録材上のトナー像を加熱し定着す
る加熱手段、該加熱手段に対して記録材を圧接させる加
圧回転体、前記加圧回転体の回転方向に異なる複数位置
における温度を検知する温度センサ及び、画像形成開始
信号に基づく画像形成の開始に先立って前記加圧回転体
の予備回転を行うとともに、前記温度センサにより検知
された前記複数位置における温度に基づいて、前記予備
回転を終了する制御を行う制御手段を有することを特徴
とする画像形成装置。
【0008】(3)前記温度センサが赤外線温度検知素
子で構成されることを特徴とする前記(1)又は(2)
項に記載の画像形成装置。
【0009】(4)前記温度センサにより検知された温
度を記憶する記憶手段を有することを特徴とする前記
(1)〜(3)のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【0010】(5)前記制御手段は、前記温度センサに
より検知された前記複数位置における最高温度、最低温
度又は平均温度と、最高温度と最低温度の比又は最高温
度から最低温度を減じた差と、に基づいて前記加熱手段
の温度を制御することを特徴とする前記(1)〜(4)
のいずれか1項に記載の画像形成装置。
【0011】(6)前記温度センサにより検知された前
記複数位置における最高温度、最低温度又は平均温度
と、最高温度と最低温度の比又は最高温度から最低温度
を減じた差と、に基づいて記録紙の給紙を開始すること
を特徴とする前記(2)〜(5)のいずれか1項に記載
の画像形成装置。
【0012】(8)前記加圧回転体が低硬度弾性層と該
低硬度弾性層上に形成された表面層を有することを特徴
とする前記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の画像
形成装置。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態に係る
画像形成装置の概略を示す図である。図において、10
は電子写真方式により記録紙上に画像を形成する画像形
成部、20は原稿の画像を読み取って、画像データを出
力する原稿読取部、30は画像形成部10から排出され
た記録紙に対してソーティング、ステープリング、パン
チング等の後処理をする後処理部である。
【0014】画像形成部10は、感光体11を有し、帯
電、露光、現像により感光体11上にトナー像を形成す
る画像形成手段12、感光体11上のトナー像を記録紙
に転写する転写手段17、画像が形成される記録紙を収
納し画像形成手段12に向けて記録紙を搬送する給紙部
13a、13b、13c、13d、両面画像形成用の記
録紙反転搬送部14及び記録紙上のトナー像を定着する
定着装置40を有する。16は搬送される記録紙を一旦
停止した後、感光体11上でのトナー像形成に同期して
転写手段17に向けて記録紙を搬送するレジストローラ
である。
【0015】帯電、露光及び現像により感光体11上に
形成されたトナー像は転写手段17により記録紙に転写
されて、トナー像が記録紙上に形成され、定着装置40
により定着される。
【0016】給紙部13aは給紙開始信号により作動
し、カセット132aに収容された記録紙を一枚ずつ分
離して、記録紙の搬送を開始する給紙手段131aを有
する。給紙部13b、13cも同様に、給紙手段131
bとカセット132b、給紙手段131cとカセット1
32cをそれぞれ有する。給紙部13dは大容量のカセ
ット132dを備えており、給紙手段131dを有す
る。
【0017】原稿読取部20は原稿が載置される原稿給
紙台21、原稿を搬送し、読取位置を形成するプラテン
ローラ22、読取済み原稿が載置される原稿排紙台2
3、像光を受光し、画像信号に変換するイメージセンサ
24及び原稿が載置されるプラテンガラス25を有す
る。
【0018】原稿給紙台21には原稿を検知するセンサ
S1、S2が設けられている。これらセンサS1、S2
は原稿サイズを検知するとともに、原稿給紙台21上に
原稿があるか否かを検知する。
【0019】原稿読取部20は、原稿給紙台21から原
稿を搬送し、プラテンローラ22で原稿を搬送しながら
原稿を読み取るモード又はプラテンガラス25上に載置
された原稿を読み取るモードで読取を行う。
【0020】図2は定着装置40の構成を示し、図2
(a)は定着装置40の全体構成を、図2(b)は加圧
ローラ42の部分をそれぞれ示す。
【0021】定着装置40はハロゲンランプからなる熱
源49が内部に設けられた加熱手段としての加熱ローラ
41、加熱ローラ41に対して記録材Pを圧接させる加
圧回転体としての加圧ローラ42、加熱ローラ41の表
面をクリーニングするクリーニングローラ43、定着部
を通過した記録材Pを加熱ローラ41、加圧ローラ42
から分離し案内する分離爪44、45、定着後の記録材
Pを搬送する搬送ローラ46及び加熱ローラ41の温度
を検知し、該温度を制御するための温度情報を出力する
温度センサ48を有する。
【0022】加熱ローラ41はモータMにより駆動され
回転し、加圧ローラ42は加熱ローラ41に従動して回
転する。未定着のトナー像を担持する記録材Pは矢印で
示すように定着装置40に進入し、加熱ローラ41と加
圧ローラ42により形成されるニップNPを通過する過
程で加熱され定着処理されるが、加熱ローラ41の表面
温度はサーミスタからなる温度センサ48の出力に基づ
く制御手段CPUの制御により所定の定着温度範囲内に
入るように制御され、常に一定した定着が行われる。
【0023】加熱手段としては、円筒状の金属基体の表
面にテフロン等のフッ素樹脂等の離型層を形成した加熱
ローラが用いられるが、図示の加熱ローラ41の他に固
定された加熱部材と該加熱部材上を移動して記録材を搬
送する薄い耐熱性フィルムで構成された搬送手段等で構
成してもよい。
【0024】加圧ローラ42は芯金421、シリコンゴ
ムのスポンジ、即ち発泡シリコンゴム等の耐熱性低硬度
弾性層422、PFA(copolymer of t
etrafluoroethylene and pe
rfluorinatedalkyl vinyl e
ther)等のフッ素樹脂、シリコンゴム等の耐熱性材
料からなり平滑な面を有する表面層423で構成され
る。加圧ローラとしては、加熱開始時に温度上昇速度を
高めるために熱容量の小さな材料で構成することが望ま
しい。スポンジは熱容量が比較的小さいのでこのような
目的に適している。また、加熱ローラ41も同様な理由
からその熱容量を小さくすることが望ましく、加熱ロー
ラ41の基体を構成する金属の厚さを可能な限り薄くす
ることが望まれる。加熱ローラ41の基体を薄くした場
合に、加熱ローラ41が変形しやすくなって、定着に必
要なニップNPを加圧ローラ42との間に形成すること
が困難な傾向がある。低硬度弾性層はこのような変形し
やすい加熱ローラを用いた場合にも定着に必要なニップ
NPを形成することができる利点がある。
【0025】即ち、加圧ローラ42にスポンジ等の低硬
度弾性層を用いることは加熱ローラ41と加圧ローラ4
2の熱容量を小さくするために極めて有力な手段であ
る。低硬度弾性層の硬度としては1〜10゜(JIS−
A)が望ましい。10゜を超えるとトナー像を定着する
のに必要なニップを形成することが困難になる。1゜未
満になると、十分なニップ圧を確保することが困難とな
り、定着不良を発生することがある。
【0026】本実施の形態においては、加圧ローラ42
の表面温度を検知する温度センサとして赤外線温度セン
サ47を設けている。赤外線温度センサ47としてはサ
ーモパイルや焦電素子が用いられる。このような赤外線
温度センサ47は加熱ローラ41の温度制御用の温度セ
ンサ48に用いられるサーミスタやサーモカップルに比
較して応答速度が速いという利点がある。本実施の形態
においては、加圧ローラ42の1回転で複数回の温度サ
ンプリングを行うことにより、加圧ローラ42の回転方
向の複数位置の温度を検知している。応答速度の速い赤
外線温度センサ47を用いることにより、このような複
数位置の温度の測定が可能になる。
【0027】画像形成の開始に先立って実行されるウォ
ームアップ時に制御手段CPUは赤外線温度センサ47
の出力に基づいて加圧ローラ42の予備回転を制御す
る。図3により、この制御を説明する。
【0028】図3は画像形成装置の電源スイッチを投入
した時に制御手段CPUが行う定着装置40の制御を示
すフローチャートである。
【0029】画像形成装置の電源スイッチの投入によ
り、熱源49への電流の供給し、加熱ローラ41のウォ
ームアップを開始する(F1)。加熱ローラ41の温度
上昇を速くするために、加熱ローラ41の温度が所定値
T0に達するまでは、加熱ローラ41と加圧ローラ42
は回転しない。加熱ローラ41の温度が所定温度T0に
達した段階で(F2のY)予備回転を開始する(F
3)。
【0030】回転数を示すカウンタのカウントをイニシ
アライズするとともに、1回目の回転で1をカウントす
る(F4、F5)。次に、加圧ローラ42の1回転で複
数回(i回)、温度センサ48の出力をサンプリングし
て、加圧ローラ42の回転方向の複数位置の温度を検知
し、温度T1j〜Tijが得られる(F6)。温度T1
j〜Tijはj回転目における加圧ローラ42の1〜i
の位置において検知された温度である。測定された温度
T1j〜Tijは制御手段CPUの記憶手段に記憶され
て、記憶された温度情報に基づいて次の演算が行われ
る。各回転における最高温度と最低温度の差MaxTi
j−MinTijを計算し、MaxTij−MinTi
jが所定値α以下になった時に予備回転を停止し、予備
回転制御を終了する(F7、F8)。
【0031】このようにして、加圧ローラ42の表面温
度がその回転方向に均一化されて、ウォームアップが完
了する。
【0032】前記の均一化制御に加えて、MaxTij
−MinTijという相対値のみでなく、最高温度(M
axTij)、最低温度(MinTij)又は平均温度
〔(MaxTij+MinTij)1/2〕等の加圧ロ
ーラ42の温度を検知し、検知された温度に対応して加
熱ローラ41を制御することによって、更に一定した定
着性を維持することができる。例えば、MinTijが
低い場合には加熱ローラ41の設定温度を上げ、高い場
合には該設定温度を下げるように制御を行うことによっ
て、加圧ローラ42の温度分布を早期に均一化すること
が可能となる。
【0033】本実施の形態においては、図3に示すウォ
ームアップ時における加圧ローラ42の温度分布の均一
化制御に加えて、画像形成開始信号に基づく画像形成開
始時における均一化制御が行われる。図4は、画像形成
開始を指令するコピー釦が操作されて画像形成を開始す
る際の均一化制御のフローチャートである。コピー釦が
押されると(F11のY)、予備回転を開始する(F
3)。予備回転(F3)から計算(F7))までは、図
3における制御と同一である。最高温度と最低温度の差
が所定値α以下になった段階で(F7のY)で画像形成
工程(F12)が開始され、予備回転制御を終了する。
【0034】なお、図4の制御においては、画像形成工
程(F12)の前段階である記録紙の給紙が予備回転中
か又は予備回転停止後に行われるが、給紙の開始は、加
圧ローラ42の温度分布の均一化の進行状況に対応して
実行するのが望ましい。即ち、最高温度(MaxTiM
axj)、最低温度(MinTij)、平均温度〔(T
ij+MinTij)1/2〕、最高温度と最低温度の
差(Tij−MinTij)等を監視して、記録紙の給
紙を開始する制御が行われる。
【0035】画像形成工程が外部から供給される画像デ
ータに基づいて行われる印刷である場合には、F11の
コピー釦オンを監視する工程はパソコン等の外部機器か
らの印刷指令を待つ工程となる。
【0036】
【発明の効果】請求項1の発明により、ウォームアップ
時の加圧回転体におけるその回転方向の温度分布の不均
一がなくなって、定着不良が解消される。特に、ウォー
ムアップ完了後直ちに画像形成を開始しても定着不良が
発生せず、ファーストコピータイムと称される第1枚目
の画像形成の時間が短縮される。
【0037】請求項2の発明により、画像形成装置の待
機期間において発生した加圧ローラの回転方向の温度分
布が均一化された状態で常に画像形成が開始されるの
で、前記回転方向の温度分布の不均一による定着ムラが
防止される。
【0038】請求項3の発明により、応答速度の速い温
度検知素子を用いているので、加圧回転体の回転方向の
温度分布を正確に検知することが可能となり、該温度分
布の不均一による定着ムラが極めて良好に防止される。
【0039】請求項4の発明により、1個の温度センサ
により加圧回転体の回転方向の複数の位置における温度
を検知することが可能となる。
【0040】請求項5の発明により、加圧回転体の温度
分布の形状により、該加圧回転体の設定温度を変える制
御を行っているので、該温度分布の不均一による定着ム
ラが極めて良好に防止される。
【0041】請求項6の発明により、加圧回転体の温度
分布に対応して記録紙の給紙タイミングを制御している
ので、定着不良を発生せず、しかも画像形成を早期に開
始することが可能になって、画像形成効率の高い画像形
成装置が実現された。
【0042】請求項7の発明により熱容量が小さく、ウ
ォームアップ時間の極めて短い画像形成装置が実現され
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成
を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る画像形成装置におけ
る定着装置の構成を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態におけるウォームアップ時
の予備回転制御のフローチャートである。
【図4】本発明の実施の形態におけるコピー釦操作時の
予備回転制御のフローチャートである。
【符号の説明】
40 定着装置 41 加熱ローラ 42 加圧ローラ 47 赤外線温度センサ CPU 制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H033 AA03 AA30 BA31 BA32 BB01 BB28 BB37 CA07 CA28 CA30 CA40 CA45 CA48

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 記録材上のトナー像を加熱し定着する加
    熱手段、 該加熱手段に対して記録材を圧接させる加圧回転体、 前記加圧回転体の回転方向に異なる複数位置における温
    度を検知する温度センサ及び、 画像形成装置のウォームアップ時に前記加圧回転体の予
    備回転を行うとともに、前記温度センサにより検知され
    た前記複数位置における温度に基づいて、前記予備回転
    を終了する制御を行う制御手段を有することを特徴とす
    る画像形成装置。
  2. 【請求項2】 記録材上のトナー像を加熱し定着する加
    熱手段、 該加熱手段に対して記録材を圧接させる加圧回転体、 前記加圧回転体の回転方向に異なる複数位置における温
    度を検知する温度センサ及び、 画像形成開始信号に基づく画像形成の開始に先立って前
    記加圧回転体の予備回転を行うとともに、前記温度セン
    サにより検知された前記複数位置における温度に基づい
    て、前記予備回転を終了する制御を行う制御手段を有す
    ることを特徴とする画像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記温度センサが赤外線温度検知素子で
    構成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記
    載の画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記温度センサにより検知された温度を
    記憶する記憶手段を有することを特徴とする請求項1〜
    3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 【請求項5】 前記制御手段は、前記温度センサにより
    検知された前記複数位置における最高温度、最低温度又
    は平均温度と、最高温度と最低温度の比又は最高温度か
    ら最低温度を減じた差と、に基づいて前記加熱手段の温
    度を制御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。
  6. 【請求項6】 前記温度センサにより検知された前記複
    数位置における最高温度、最低温度又は平均温度と、最
    高温度と最低温度の比又は最高温度から最低温度を減じ
    た差と、に基づいて記録紙の給紙を開始することを特徴
    とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の画像形成装
    置。
  7. 【請求項7】 前記加圧回転体が低硬度弾性層と該低硬
    度弾性層上に形成された表面層を有することを特徴とす
    る請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7027750B2 (en) 2003-10-01 2006-04-11 Samsung Electronics Co., Ltd. Warming-up method for electrophotography image forming apparatus using two driving devices
JP2012042760A (ja) * 2010-08-19 2012-03-01 Ricoh Co Ltd 定着装置及び画像形成装置

Cited By (3)

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