JP2004085907A

JP2004085907A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004085907A
Application number: JP2002247063A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Minamino; 南野　茂夫
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18

Abstract

【課題】利便性を損なうことなく、ウォームアップタイムを短縮することが可能な画像形成装置を提供すること。
【解決手段】制御部４０は、目標温度テーブル４１と、加熱定着器２０の温度を検出する温度センサ２４からの検出信号と、加圧定着器３０の温度を検出する温度センサ３４からの検出信号とに基づいて、ヒータ２１ａへの通電を制御している。すなわち、加圧定着器３０の温度に応じて、ヒータ２１ａの通電を制御し、加熱定着器２０の温度を目標温度に制御している。具体的には、大量のコピー等のように連続して画像形成装置１０が稼働した場合、すなわち、加圧定着器３０の温度が上昇した場合には、加熱定着器２０の目標温度を降下させている。このため、待機モードからのウォームアップタイムが短縮される。その結果、利便性が損なわれることはない。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー画像を記録紙に定着させる機構として、熱定着と圧力定着との２段階で構成された定着機構を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等に採用されている電子写真方式の画像形成装置では、バイアス電圧を印加した転写器で感光体ドラム上のトナー画像を記録紙に移行させ、転写器の下流側に設けた定着器でトナー画像を永久画像として記録紙に定着させている。
【０００３】
ところで、定着器としては、プリントスピードの高速化に対応するために熱ローラ方式の定着器、すなわち加熱定着器が主流になっている。ここで、加熱定着器とは、ヒータを有する加熱ローラと、その加熱ローラに圧接する加圧ローラとを備えている。そして、これら２つのローラ間を記録紙を通過する際にトナー画像を記録紙上に定着させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、加熱ローラを所定温度まで上昇させるためには、加熱ローラの熱容量に応じた時間を要する。このため、電源投入時から或いはいわゆる待機モードや節電モードから加熱ローラを所定温度まで上昇させるまでの時間（ウォームアップタイム）が長い場合には、装置の利便性が損なわれる。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、利便性を損なうことなく、ウォームアップタイムを短縮することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、熱源を有する加熱ローラとその加熱ローラに圧接する加圧ローラとからなる加熱定着手段で記録紙上のトナー画像を定着させた後、駆動ローラとその駆動ローラに圧接する加圧ローラとからなる加圧定着手段でトナー画像を永久像として記録紙上に定着させる画像形成装置であって、加熱定着手段の温度を検出する加熱定着温度検出手段と、加圧定着手段の温度を検出する加圧定着温度検出手段と、加圧定着温度検出手段からの検出信号に基づき目標温度を設定し、加熱定着温度検出手段からの検出信号に基づき熱源への通電を制御する制御手段とを備えた。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、制御手段は、加熱定着手段を目標温度にするための情報を記憶し、その情報に基づいて熱源を制御する。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、制御手段は、加圧定着手段が所定温度に達した場合には、熱源への通電を停止する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を図面を用いて説明する。
図１に示すように、画像形成装置１０は、転写器（図示略）で転写されたトナー画像を記録紙上に定着させる加熱定着器２０と、その加熱定着器２０で定着されたトナー画像をさらに記録紙上に定着させる加圧定着器３０とからなる定着機構を備えている。
【００１０】
加熱定着器２０は、加熱ローラ２１と、その加熱ローラ２１に圧接する加圧ローラ２２とを備えている。加熱ローラ２１は、薄肉化された金属（鉄、アルミニウム、ステンレス等）で中空構造に形成されている。すなわち、加熱ローラ２１は、低熱容量化されている。加熱ローラ２１の内部には、加熱定着器２０を所定温度に維持するためのヒータ２１ａ（例えばハロゲンランプ）が内蔵されている。加圧ローラ２２は、バネ２３により、常に加熱ローラ２１の方向に付勢されている。
【００１１】
加熱定着器２０は、記録紙が加熱ローラ２１と加圧ローラ２２との間に送り込まれることに基づき、主に記録紙上のトナー画像を加熱定着する。また、同時にトナー画像を加圧定着する。すなわち、加熱定着器２０で記録紙上のトナー画像を定着する。加熱ローラ２１の近傍には、加熱定着器２０の温度、つまり加熱ローラ２１の温度を検出する温度センサ２４が配設されている。具体的には、温度センサ２４は、加熱ローラ２１の周面に接触する位置に配設されている。この温度センサ２４は、加熱定着器２０の温度を検出して、その検出信号を制御部４０に出力する。
【００１２】
加圧定着器３０は、加圧ローラ３１と、その加圧ローラ３１に圧接する駆動ローラ３２とを備えている。加圧ローラ３１は、バネ３３により、常に駆動ローラ３２に付勢されている。加圧定着器３０は、記録紙が加圧ローラ３１と常に駆動ローラ３２との間に送り込まれることに基づき、主に記録紙上のトナー画像を加圧定着する。また、同時にトナー画像を加熱定着する。すなわち、加熱定着器２０で定着されたトナー画像を、さらに加圧定着器３０で定着する。加圧ローラ３１の近傍には、加圧定着器３０の温度を検出する温度センサ３４が配設されている。この温度センサ３４は、加圧定着器３０の温度を検出して、その検出信号を制御部４０に出力する。
【００１３】
制御部４０は、加熱定着器２０の温度、つまり加熱ローラ２１を目標温度にするための目標温度テーブル４１を備えている。そして、制御部４０は、この目標温度テーブル４１と、加熱定着器２０の温度を検出する温度センサ２４からの検出信号と、加圧定着器３０の温度を検出する温度センサ３４からの検出信号とに基づいて、ヒータ２１ａの通電を制御する。なお、図１に示す一点鎖線Ｐは、記録紙の移送経路を示している。
【００１４】
次に、ヒータ２１ａの通電制御の原理について、図２に示す説明図を用いて説明する。
図２に示すように、待機モード（待機温度１５０度）の状態から（Ｔ１）、画像形成装置１０の動作を実行させる信号が制御部４０に入力されると、制御部４０は、ヒータ２１ａへの通電を開始する（Ｔ２）。すると、加熱ローラ２１は、低熱容量化されているため、加熱定着器２０の温度が急激に上昇する。そして、制御部４０は、温度センサ２４からの検出信号に基づいて、加熱定着器２０の温度、つまり加熱ローラ２１の温度が目標温度である１８５度以上であるか否かを判断する。また、温度センサ３４からの検出信号に基づいて、加圧定着器３０の温度が５０度未満であるか否かを判断する。その結果、加熱定着器２０の温度が１８５度以上の場合であって、加圧定着器３０の温度が５０度未満の場合は、ヒータ２１ａへの通電が続行される（Ｔ２）。一方、加圧定着器３０の温度が５０度未満であっても、加熱定着器２０の温度が１８５度以上の場合は、ヒータ２１ａの通電を停止する（Ｔ３）。その結果、加熱定着器２０が自然冷却される。
【００１５】
続いて、制御部４０は、加熱定着器２０の自然冷却により、加熱定着器２０の温度が１８５度未満になったか否かを判断する。また、加圧定着器３０の温度が５０度未満であるか否かを判断する。その結果、加熱定着器２０の温度が１８５度未満の場合であって、加圧定着器３０の温度が５０度未満の場合は、ヒータ２１ａの通電が再開される（Ｔ４）。一方、加圧定着器３０の温度が５０度未満であっても、加熱定着器２０の温度が１８５度以上である場合は、ヒータ２１ａへの通電は停止される（Ｔ３）。その結果、このようなヒータ２１ａへの通電制御により、加熱定着器２０の温度が目標温度である１８５度前後に維持される（Ｔ３〜Ｔ７）。
【００１６】
しかし、このように加熱定着器２０の温度を目標温度である１８５度前後に維持すると、加熱定着器２０からの熱が加圧定着器３０に移行して、加圧定着器３０の温度が徐々に上昇する。そこで、加圧定着器３０の温度が５０度以上６０度未満の場合は、加熱定着器２０の目標温度を１８５度から１８０度にする（Ｔ８〜Ｔ１３）。すなわち、加圧定着器３０の温度が５０度以上６０度未満の場合には、加圧定着器３０が加圧定着機能に加えて、必要以上の加熱定着機能を有することになる。そこで、加熱定着器２０の目標温度を１８５度から１８０度に変更しているのである。
【００１７】
さらに、加熱定着器２０からの熱が加圧定着器３０に移行して、加圧定着器３０の温度が６０度以上の場合は、加熱定着器２０の目標温度を１８０度から１７６度に変更する（Ｔ１３〜Ｔ１８）。
【００１８】
このように加圧定着器３０の温度と、加熱定着器２０の目標温度、つまり加熱ローラ２１の目標温度とを、図３に示すような目標温度テーブル４１として予め制御部４０に記憶させる。そして、この目標温度テーブル４１と、加熱定着器２０の温度を検出する温度センサ２４からの検出信号、及び加圧定着器３０の温度を検出する温度センサ３４からの検出信号とに基づいて、ヒータ２１ａへの通電を制御する。
【００１９】
次に、図３に示す目標温度テーブル４１に基づくヒータ２１ａの通電制御について、図４及び図５に示すフローチャートを用いて説明する。なお、この動作は、制御部４０の制御により実行される。
【００２０】
さて、図４に示すように、操作部（図示略）からコピー等の記録指示があった場合には（Ｓ１でＹＥＳ）、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が５０度未満であるか否かが判断される（Ｓ２）。一方、コピー等の記録指示がない場合は（Ｓ１でＮＯ）、所定時間が経過した後、待機モードに移行し、さらに所定時間が経過した後、節電モードに移行する。
【００２１】
そして、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が５０度未満である場合は（Ｓ２でＹＥＳ）、加熱定着器２０の温度（ＨＴ）が目標温度の１８５度に設定される（Ｓ３）。一方、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が５０度未満でない場合は（Ｓ２でＮＯ）、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が５０度以上６０度未満であるか否かが判断される（Ｓ４）。
【００２２】
そして、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が５０度以上６０度未満である場合は（Ｓ４でＹＥＳ）、加熱定着器２０の温度（ＨＴ）が目標温度の１８０度に設定される（Ｓ５）。一方、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が５０度以上６０度未満でない場合は（Ｓ４でＮＯ）、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が６０度以上７０度未満であるか否かが判断される（Ｓ６）。
【００２３】
そして、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が６０度以上７０度未満である場合は（Ｓ６でＹＥＳ）、加熱定着器２０の温度（ＨＴ）が目標温度の１７６度に設定される（Ｓ７）。一方、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が６０度以上７０度未満でない場合は（Ｓ６でＮＯ）、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が７０度以上８０度未満であるか否かが判断される（Ｓ８）。
【００２４】
そして、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が７０度以上８０度未満である場合は（Ｓ８でＹＥＳ）、加熱定着器２０の温度（ＨＴ）が目標温度の１７３度に設定される（Ｓ９）。一方、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が７０度以上８０度未満でない場合は（Ｓ８でＮＯ）、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が８０度以上９０度未満であるか否かが判断される（Ｓ１０）。
【００２５】
そして、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が８０度以上９０度未満である場合は（Ｓ１０でＹＥＳ）、加熱定着器２０の温度（ＨＴ）が目標温度の１７１度に設定される（Ｓ１１）。一方、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が８０度以上９０度未満でない場合は（Ｓ１０でＮＯ）、つまり、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が９０度以上の場合は、この処理を終了する。すなわち、実験によれば、連続して３００枚コピーしても、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）が９０度以上に達することはなかったため、この処理を終了しているのである。
【００２６】
上述のように、加圧定着器３０の温度（ＰＴ）に基づいて、加熱定着器２０の温度（ＨＴ）が所定の目標温度に設定されると、図５に示すように、加熱定着器２０の温度（ＨＴ）が所定の目標温度未満であるか否かが判断される（Ｓ２１）。そして、加熱定着器２０の温度（ＨＴ）が所定の目標温度未満である場合は（Ｓ２１でＹＥＳ）、ヒータ２１ａへの通電が行われる（Ｓ２２）。一方、加熱定着器２０の温度（ＨＴ）が所定の目標温度未満でない場合は（Ｓ２１でＮＯ）、加熱定着器２０の温度（ＨＴ）が所定の目標温度以上であるか否かが判断される（Ｓ２３）。
【００２７】
そして、加熱定着器２０の温度（ＨＴ）が所定の目標温度以上である場合は（Ｓ２３）、ヒータ２１ａへの通電が停止され（Ｓ２４）、この処理を終了する。一方、加熱定着器２０の温度（ＨＴ）が所定の目標温度以上でない場合は、ヒータ２１ａへの通電が行われる（Ｓ２２）。
【００２８】
その結果、加熱定着器２０の定着及び加圧定着器３０の定着とに基づいて、転写後のトナー画像が永久画像として記録紙に定着される。しかも、加圧定着器３０の温度に応じて、加熱定着器２０の温度を目標温度に制御している。すなわち、加圧定着器３０の温度上昇に伴って加熱定着器２０の目標温度が低く設定している。このため、待機モード（待機温度１５０度）からのウォームアップタイムが短縮される。その結果、利便性が損なわれることはない。しかも、加圧定着器３０が加圧定着機能に加えて、必要以上の加熱定着機能を有することはない。従って、トナー画像に対して必要以上の加熱定着が加圧定着器３０で行われることはない。よって、トナー画像の定着ムラが発生することはない。
【００２９】
以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。
（１）制御部４０は、目標温度テーブル４１と、加熱定着器２０の温度を検出する温度センサ２４からの検出信号と、加圧定着器３０の温度を検出する温度センサ３４からの検出信号とに基づいて、ヒータ２１ａへの通電を制御している。すなわち、加圧定着器３０の温度に応じて、ヒータ２１ａの通電を制御し、加熱定着器２０の温度を目標温度に制御している。具体的には、大量のコピー等のように連続して画像形成装置１０が稼働した場合、すなわち、加圧定着器３０の温度が上昇した場合には、加熱定着器２０の目標温度を低く設定している。このため、待機モードからのウォームアップタイムが短縮される。その結果、利便性が損なわれることはない。
【００３０】
（２）制御部４０は、加圧定着器３０の温度、加熱定着器２０の目標温度からなる目標温度テーブル４１を記憶している。そして、加熱定着器２０の温度を検出する温度センサ２４と、加圧定着器３０の温度を検出する温度センサ３４とからの検出信号に基づいて、加熱定着器２０が有するヒータ２１ａへの通電を制御している。このため、加圧定着器３０の温度に応じて、加熱定着器２０の温度が目標温度となる。従って、加圧定着器３０が加圧定着機能に加えて、必要以上の加熱定着機能を有することはない。その結果、トナー画像に対して必要以上の加熱定着が加圧定着器３０で行われることはない。従って、トナー画像の定着ムラが発生することはない。
【００３１】
（３）加熱ローラ２１は、薄肉化された金属で中空構造に形成され、その内部には、加熱定着器２０を所定温度に維持するためのヒータ２１ａが内蔵されている。すなわち、加熱ローラ２１は、低熱容量化が図られている。このため、電源投入時からのウォームアップタイムが短縮されるとともに、消費電力も抑制される。従って、電源投入時の利便性が損なわれることはない。
【００３２】
（４）加えて、加熱ローラ２１が薄肉化されているため、加熱ローラ２１の温度を上昇させ易く、また自然冷却により加熱ローラ２１の温度を下降させ易い。このため、加熱ローラ２１の温度を目標温度前後に維持し易い。従って、容易に加熱ローラ２１の温度を目標温度に維持することができる。
【００３３】
なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・前記実施形態に代えて又は加えて、加圧定着器３０の温度に応じて、加圧ローラ３１から記録紙に加える圧力を減圧する構成にしても良い。このように構成すれば、加圧ローラ３１からの圧力が減圧されるため、定着ムラの発生を防止することができる。
【００３４】
・加熱定着器２０の温度を検出する温度センサ２４のみに基づいて、ヒータ２１ａの通電を制御する構成にしても良い。
・加圧定着器３０の温度を検出する温度センサ３４にのみ基づいて、ヒータ２１ａの通電を制御する構成にしても良い。この場合には、記録紙上のトナーが融解する温度（例えば１５０度）以上になるように加熱定着器２０の温度を制御する必要がある。
【００３５】
・いわゆる節電モードから画像形成装置１０が稼働する通常モードに移行して、ヒータ２１ａの通電を再開する場合に、前記実施形態を適用しても良い。
・画像形成装置１０の稼働状態（いわゆる節電モード、通常モード等）に応じて、ヒータ２１ａの通電制御を行う構成にしても良い。すなわち、節電モードであっても、画像形成装置１０は、稼働可能な通常モードに素早く移行できるように加熱定着器２０の温度を所定温度（例えば１００度前後）に維持している。このため、節電モードであっても、僅かながら加熱定着器２０からの熱が加圧定着器３０に移行することなる。一方、画像形成装置１０が稼働する通常モードでは、前記実施形態のように、加熱定着器２０からの熱が加圧定着器３０に移行する。そこで、画像形成装置１０の稼働状態に応じて、ヒータ２１ａの通電制御を行うようにしても良い。このように構成すれば、稼働状態に応じて、ヒータ２１ａの通電制御が行われるため、消費電力を抑制することができる。
【００３６】
さらに、上記実施形態より把握される技術的思想について、以下にそれらの効果と共に記載する。
〔１〕請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、制御手段は、加熱定着温度検出手段及び加圧定着温度検出手段からの検出信号に基づき、加熱定着手段の温度が目標温度未満になった場合は、熱源の通電を開始する画像形成装置。このように構成すれば、熱源への通電により、加熱定着手段の温度が上昇される。その結果、加熱定着手段の温度がほぼ目標温度に維持される。従って、定着ムラの発生を防止することができる。
【００３７】
〔２〕請求項１〜請求項３、前記〔１〕のいずれか１項に記載の画像形成装置において、加熱定着温度検出手段からの検出信号に基づき加熱定着手段の温度が目標温度以上になった場合は、加圧定着手段で記録紙に加える圧力を減圧する画像形成装置。このように構成すれば、記録紙上のトナー画像に加わる圧力が減圧されるため、定着ムラの発生を防止することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明によれば、利便性を損なうことなく、ウォームアップタイムを短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加熱定着器及び加圧定着器の構成を示すブロック図。
【図２】ヒータの通電制御の原理を示す説明図。
【図３】目標温度テーブルを示す説明図。
【図４】目標温度テーブルに基づくヒータの通電制御を示すフローチャート。
【図５】目標温度テーブルに基づくヒータの通電制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０…画像形成装置、２０…加熱定着手段としての加熱定着器、２１…加熱定着器を構成する加熱ローラ、２１ａ…加熱定着器を構成する熱源としてのヒータ、２２…加熱定着器を構成する加圧ローラ、２４…加熱定着温度検出手段としての温度センサ、３０…加圧定着手段としての加圧定着器、３１…加圧定着器を構成する加圧ローラ、３２…加圧定着器を構成する駆動ローラ、３４…加圧定着温度検出手段としての温度センサ、４０…制御手段としての制御部、４１…目標温度テーブル。

Claims

熱源を有する加熱ローラとその加熱ローラに圧接する加圧ローラとからなる加熱定着手段で記録紙上のトナー画像を定着させた後、駆動ローラとその駆動ローラに圧接する加圧ローラとからなる加圧定着手段でトナー画像を永久像として記録紙上に定着させる画像形成装置であって、加熱定着手段の温度を検出する加熱定着温度検出手段と、加圧定着手段の温度を検出する加圧定着温度検出手段と、加圧定着温度検出手段からの検出信号に基づき目標温度を設定し、加熱定着温度検出手段からの検出信号に基づき熱源への通電を制御する制御手段とを備えた画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、制御手段は、加熱定着手段を目標温度にするための情報を記憶し、その情報に基づいて熱源を制御する画像形成装置。
請求項１または請求項２に記載の画像形成装置において、制御手段は、加圧定着手段が所定温度に達した場合には、熱源への通電を停止する画像形成装置。