JP2001051554A

JP2001051554A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001051554A
Application number: JP11223615A
Authority: JP
Inventors: Naohiko Haniyu; 羽生　　直彦; Hidetoshi Katayanagi; 秀敏片柳; Yoshiko Matsuoka; 佳子松岡
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】低硬度弾性層を有する加圧ローラを用いた場
合に、加圧ローラに凹凸が発生して定着ムラ等の定着不
良を引き起こす。【解決手段】加圧ローラの凹凸を検知する凹凸検知手
段を設け、該凹凸検知手段の出力に基づいて、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】最近、前記の定着装置として、省エネル
ギーという観点からウォームアップタイムの極めて短い
定着装置が望まれている。即ち、画像形成装置の電源ス
イッチがオンされて使用されない待機状態における消費
電力を抑制するために、待機状態での定着装置の加熱を
排除ないしは極力抑制し、使用時に定着装置に電流の供
給を開始して、短時間内に使用可能な状態とすることが
要求される。

【０００３】このような目的を達成する手段の一つとし
て、加熱手段の熱容量を小さくすることがある。そのた
めに、加熱手段の厚さを薄くするとともに、加熱手段に
対向して設けられる加圧回転体に低硬度の弾性層を有す
るものが使用される。かかる低硬度弾性層は、厚さを薄
くしたために低い圧力で変形する加熱手段に対して適切
なニップを形成することができる。かかる低硬度弾性層
を構成する材料としては熱容量を小さくして省エネルギ
ー化を図る観点からスポンジが好ましい。そして、低硬
度弾性層の上に表面層としてＰＦＡ（パーフルオロアル
コキシ樹脂）等のフッ素樹脂の層を形成して、トナー等
による汚れを防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】加圧回転体として、低
硬度弾性層と表面層を有するものを用いた定着装置で
は、加圧回転体の特定の部分が加熱手段に圧接している
ことによって低硬度弾性層が変形し、定着不良を起こす
という問題がある。即ち、画像形成装置の待機時に、低
硬度弾性層は加熱手段に圧接することにより変形を受け
るが、画像形成工程に入る前の予備回転やウォームアッ
プ等により該変形は回復して加圧回転体の表面の凹凸は
小さくなるが、凹凸が十分に解消されない場合があり、
画像形成工程に入った後にも凹凸が残留して定着不良等
の障害を起こす場合がある。このような問題を解消する
ために、定着工程に入る前に、加熱手段と加圧回転体を
予備回転することが行われており、従来は該予備回転を
一定時間行っていた。

【０００５】しかしながら、低硬度弾性層の変形の程度
は、停止時間長、停止時の温度等によって種々変化して
一様ではないので、前記予備回転の時間を一律に設定し
た場合に定着不良を生ずる可能性がある。また、予備回
転の時間を種々の変形に対応できるように設定すると予
備回転時間が長くなって、画像形成効率が低下すると言
う問題がある。

【０００６】更に、低硬度弾性層が永久変形した場合
に、定着不良を生ずるという問題がある。

【０００７】本発明は、低硬度弾性層を有する加圧回転
体を用いた定着装置の前記予備回転における諸問題を解
決することを目的とする。

【０００８】

【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。

【０００９】（１）記録材上のトナー像を加熱する加熱
手段、支持基体と、該支持基体上に形成された低硬度弾
性層と、該低硬度弾性層上に形成された表面層と有する
加圧回転体、前記加圧回転体の表面の凹凸を検知する凹
凸検知手段及び、該凹凸検知手段の出力に基づいて、前
記加熱手段と前記加圧回転体の予備回転を制御する制御
手段を有することを特徴とする画像形成装置。

【００１０】（２）前記制御手段は、ウォームアップ時
に前記予備回転を開始するとともに、前記凹凸検知手段
の出力が所定値以下の前記凹凸を示したときに前記予備
回転を停止する制御を行うことを特徴とする前記（１）
項に記載の画像形成装置。

【００１１】（３）前記制御手段は、画像形成開始信号
に基づいて前記予備回転を開始するとともに、前記凹凸
検知手段の出力が所定値以下の前記凹凸を示したときに
前記予備回転を停止する制御を行う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。

【００１２】（４）前記制御手段は、前記予備回転を停
止するとともに、画像形成開始可能の表示をする制御を
行う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。

【００１３】（５）前記低硬度弾性層が１〜１０°（Ｊ
ＩＳ−Ａ）の硬度を有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。

【００１４】（６）前記低硬度弾性層がスポンジゴムで
構成されることを特徴とする前記（１）〜（５）のいず
れか１項に記載の画像形成装置。

【００１５】（７）記録材上のトナー像を加熱する加熱
手段、支持基体と、該支持基体上に形成された低硬度弾
性層と、該低硬度弾性層上に形成された表面層と有する
加圧回転体、前記加圧回転体の表面の凹凸を検知する凹
凸検知手段及び、前記加熱手段と前記加圧回転体の予備
回転を所定時間予備回転した段階で、前記凹凸検知手段
が所定値以下の凹凸を示す信号を出力しないときに前記
加圧回転体の不良を示す警告手段を有することを特徴と
する画像形成装置。

【００１６】（８）記録材上のトナー像を加熱する加熱
手段、支持基体と、該支持基体上に形成された低硬度弾
性層と、該低硬度弾性層上に形成された表面層と有する
加圧回転体、前記加圧回転体の表面の凹凸を検知する凹
凸検知手段及び、該凹凸検知手段により前記加圧回転体
の所定値以上の凹凸度が検知された場合に前記加圧回転
体の不良を示す信号を出力する警告手段を有することを
特徴とする画像形成装置。

【００１７】（９）前記警告手段は、前記画像形成装置
の作動停止を行うことを特徴とする前記（７）又は
（８）項に記載の画像形成装置。

【００１８】（１０）前記警告手段は、前記加圧回転体
の交換を促す表示を行うことを特徴とする前記（７）〜
（９）のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【００１９】

【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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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（ｃｏｐｏｌｙｍｅｒｏｆｔ
ｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅａｎｄｐｅ
ｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄａｌｋｙｌｖｉｎｙｌｅ
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。

【００３１】即ち、加圧ローラ４２に低硬度弾性層を用
いることは加熱ローラ４１と加圧ローラ４２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°未満であると、十分
なニップ圧を確保することが困難になって、定着不良が
発生することがある。

【００３２】本実施の形態においては、加圧ローラ４２
の表面の凹凸を検知する凹凸検知手段としての凹凸セン
サ４７が設けられる。凹凸センサ４７は支持体４７１に
発光素子としてのＬＥＤ及び受光素子としてのホトトラ
ンジスタ４７３で構成される。凹凸センサ４７は加圧ロ
ーラ４２の表面に凹凸がない場合にはハイレベルの出力
を示すが、凹凸がある場合にはローレベルの出力を示
す。

【００３３】加圧ローラ４２には低硬度弾性層４２２と
表面層４２３を用いているために、加熱ローラ４１と加
圧ローラ４２がニップＮＰが形成された圧接状態で静止
していると、ニップＮＰの部分で加圧ローラ４２が変形
して、その回復に時間を要する場合がある。

【００３４】本実施の形態においては、画像形成交代に
入る前の加熱ローラ４１と加圧ローラ４２の予備回転を
凹凸センサ４７による凹凸の検知により制御している。
従って、画像形成は加圧ローラ４２の表面の凹凸が完全
になくなった状態で行われるので、凹凸による定着ムラ
は完全に解消する。

【００３５】図３は図２に示す定着装置４０のウォーム
アップ時における制御手段ＣＰＵによる予備回転制御の
フローチャートである。制御手段ＣＰＵは凹凸センサ４
７の出力に基づいて、加熱ローラ４１を駆動するモータ
Ｍをオン／オフ制御して加熱ローラ４１と加圧ローラ４
２の予備回転を制御する。以下に、制御手段ＣＰＵによ
る予備回転の制御を説明する。

【００３６】画像形成装置の電源の投入により、制御手
段ＣＰＵは熱源４９をオンする（Ｆ１）。本実施の形態
においては、加熱ローラ４１の温度の上昇を速くするた
めに、加熱ローラ４１の温度が所定値Ｐ０に達するま
で、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２を停止して加熱す
る。加熱ローラ４１の温度が所定値Ｐ０に達した時点で
（Ｆ２のＹ）、モータＭを駆動して加熱ローラ４１と加
圧ローラ４２を回転させる予備回転を開始する（Ｆ
３）。

【００３７】予備回転の開始とともに、タイマＴ１を起
動する（Ｆ３、Ｆ４）。タイマが所定時間、例えば１０
秒間内に凹凸量ｘを示す凹凸センサ４７の出力が許容さ
れる凹凸量ｘ１以下を示す信号を出力した時（Ｆ６の
Ｙ）にモータＭをオフして予備回転を停止し、画像形成
開始可能の表示をして（Ｆ７）、予備回転制御を終了す
る。そして、画像形成工程に進む（図示せず）。凹凸量
の許容量ｘ１は、定着不良を起こさない良好な面の状態
を表す量であり予め定められている。

【００３８】凹凸量ｘが許容量ｘ２よりも大のときは加
圧ローラ４２が不良であるので（Ｆ８のＹ）、加圧ロー
ラ４２の交換を表示し、画像形成装置の作動を停止する
（Ｆ９、Ｆ１０）。許容量ｘ２は、加圧ローラ４２の凹
凸が回復不可能な場合の量であり予め定められている。
凹凸がない場合には、凹凸センサ４７の出力レベルは大
であるが、凹凸がある場合には小となり、凹凸量の大小
は凹凸センサ４７の出力のレベル又は出力の変化の時間
幅で検知される。凹凸量ｘが許容量ｘ２以下である場合
には、Ｆ１１でタイマＴ１のタイムアップを監視して所
定時間内に凹凸センサ４７により検知された凹凸量がｘ
１以下にならない時には（Ｆ１１のＹ）、加圧ローラ４
２の交換を促す交換表示を行う（Ｆ１２）とともに、画
像形成装置の作動を停止して（Ｆ１３）終了する。使用
者は該交換表示からサービスコールをすることになる。

【００３９】本実施の形態においては、ウォームアップ
時における加圧ローラ４２の凹凸の平準化に加えて、画
像形成開始を指令するコピー釦の操作による画像開始時
における平準化制御を行っている。以下にコピー釦の操
作による画像形成開始時における平準化制御を図４によ
り説明する。

【００４０】コピー釦のオンの操作があった場合には
（Ｆ２１のＹ）、予備回転を開始し、タイマＴ２が起動
する（Ｆ２２、Ｆ２３）。凹凸量検知（Ｆ５）から画像
形成装置の停止（Ｆ１０、Ｆ１３）までは、図３におけ
る制御と同一である。ただしタイマＴ２による凹凸量の
検知時間は図３におけるタイマＴ１により与えられる時
間と必ずしも同一ではない。また、凹凸量が許容される
凹凸量ｘ１以内のときには（Ｆ６のＹ）、画像形成が行
われる（Ｆ１４）。

【００４１】画像形成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、Ｆ２１のコピ
ー釦のオンを監視する工程はパソコン等の外部機器から
の印刷指令を監視する工程となる。

【００４２】

【発明の効果】請求項１の発明により、熱容量の小さな
加熱手段の使用を可能とする低硬度弾性層を有する加圧
回転体を用いて支障なく定着を行うことが可能となり、
ウォームアップ時間の短い画像形成装置が実現されて、
休止時におけるエネルギー消費の低い画像形成装置が実
現された。

【００４３】請求項２の発明により熱容量の小さな加熱
手段の使用を可能とする低硬度弾性層を有する加圧回転
体を用いた画像形成装置の停止時、特に電源スイッチが
オフの状態で停止している期間に生じた加圧回転体の凹
凸が修正されて、定着不良が防止される。

【００４４】請求項３の発明により、熱容量の小さな加
熱手段の使用を可能とする低硬度弾性層を有する加圧回
転体の変形による定着不良を防止することができるとと
もに、予備回転時間を必要最小限にして画像形成効率を
向上することができる。

【００４５】請求項４の発明により、予備回転の終了を
確実に把握することができて定着不良を防止することが
できる。

【００４６】請求項５又は請求項６の発明により、熱容
量が小さく、ウォームアップタイムが十分に短い画像形
成装置が実現された。

【００４７】請求項７〜請求項９の発明により、加圧回
転体の以上による定着不良が確実に防止される。

【００４８】請求項１０の発明により、加圧回転体の不
良を迅速、且つ確実に把握することができる。

【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の定着
装置の構成を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態のウォームアップ時におけ
る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の画像形成開始時における
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４２２低硬度弾性層４２３表面層４７凹凸センサＣＰＵ制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｃ 13/00 Ｆ１６Ｃ 13/00 ＥＧ０３Ｇ 15/20 １０２Ｇ０３Ｇ 15/20 １０２１０７１０７Ｆターム(参考） 2C061 AQ06 BB19 HJ10 HK11 2H027 DA35 DA50 DE02 DE07 ED25 EE04 EF06 2H033 AA02 BB01 BB30 BB37 CA03 CA07 CA13 CA40 3J103 AA02 AA14 AA33 AA51 BA34 BA41 FA03 FA05 FA18 GA02 GA68 HA03 HA04 HA05 HA12 HA15 HA18 HA31 HA43 HA53 9A001 DD11 HH23 HH34 JJ35 KK42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録材上のトナー像を加熱する加熱手
段、支持基体と、該支持基体上に形成された低硬度弾性層
と、該低硬度弾性層上に形成された表面層と有する加圧
回転体、前記加圧回転体の表面の凹凸を検知する凹凸検知手段及
び、該凹凸検知手段の出力に基づいて、前記加熱手段と前記
加圧回転体の予備回転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】前記制御手段は、ウォームアップ時に前
記予備回転を開始するとともに、前記凹凸検知手段の出
力が所定値以下の前記凹凸を示したときに前記予備回転
を停止する制御を行う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】前記制御手段は、画像形成開始信号に基
づいて前記予備回転を開始するとともに、前記凹凸検知
手段の出力が所定値以下の前記凹凸を示したときに前記
予備回転を停止する制御を行う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。
【請求項４】前記制御手段は、前記予備回転を停止す
るとともに、画像形成開始可能の表示をする制御を行う
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。
【請求項５】前記低硬度弾性層が１〜１０°（ＪＩＳ
−Ａ）の硬度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６】前記低硬度弾性層がスポンジゴムで構成
されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に
記載の画像形成装置。
【請求項７】記録材上のトナー像を加熱する加熱手
段、支持基体と、該支持基体上に形成された低硬度弾性層
と、該低硬度弾性層上に形成された表面層と有する加圧
回転体、前記加圧回転体の表面の凹凸を検知する凹凸検知手段及
び、前記加熱手段と前記加圧回転体の予備回転を所定時間予
備回転した段階で、前記凹凸検知手段が所定値以下の凹
凸を示す信号を出力しないときに前記加圧回転体の不良
を示す警告手段を有することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項８】記録材上のトナー像を加熱する加熱手
段、支持基体と、該支持基体上に形成された低硬度弾性層
と、該低硬度弾性層上に形成された表面層と有する加圧
回転体、前記加圧回転体の表面の凹凸を検知する凹凸検知手段及
び、該凹凸検知手段により前記加圧回転体の所定値以上の凹
凸度が検知された場合に前記加圧回転体の不良を示す信
号を出力する警告手段を有することを特徴とする画像形
成装置。
【請求項９】前記警告手段は、前記画像形成装置の作
動停止を行うことを特徴とする請求項７又は請求項８に
記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記警告手段は、前記加圧回転体の交
換を促す表示を行うことを特徴とする請求項７〜９のい
ずれか１項に記載の画像形成装置。