JP2004109759A - 熱定着装置の発熱制御装置、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子写真式画像形成装置の熱定着装置において、例えば経済性を重視したり、機能性を重視したりなど、使用目的に応じて定着態様を適宜変更可能とする。
【解決手段】熱を加えて用紙（記録媒体）ｓ上の転写画像を定着する熱定着装置２３にあって、その熱定着装置に備える熱源３１の発熱量を、熱源への通電量を変えたり、熱源への通電時間を変えたり、複数のヒータのいくつかを選択的に使用したりして可変とする。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機などの画像形成装置に関する。特に、帯電・光書込み・現像・転写・クリーニング等を繰り返して像担持体上に画像を形成し、その画像を転写して、用紙・ＯＨＰフィルム等の記録媒体上に画像を形成する電子写真式の画像形成装置に関する。および、そのような画像形成装置において、熱を加えて記録媒体上の転写画像を定着する熱定着装置にあって、それに備える熱源の発熱量を制御する発熱制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真式の画像形成装置では、像担持体の回転とともに、その表面を帯電装置で帯電し、その帯電した像担持体の表面に光書込み装置で書込みを行って静電潜像を形成し、その静電潜像に現像装置でトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、その可視像化した画像を転写装置で転写して記録媒体上にトナー画像を形成していた。そして、画像転写後の像担持体は、クリーニング装置で表面を清掃し、再度の画像形成に備えていた。
【０００３】
一方、トナー画像転写後の記録媒体は、例えば熱定着装置へと導き、加熱ローラと加圧ローラのニップ間を通してそれらのローラで熱と圧力とを加え、その記録媒体上の転写画像を定着していた。このようなローラ定着方式は、加熱ローラがトナー画像に直接接触し、しかも加圧ローラで高い圧力を加えてトナーに均一な熱を加えることから、熱効率がよく、広く一般的に用いられている。
【０００４】
しかし、従来の熱定着装置の中には、加熱ローラに代えて加熱ベルトを、加圧ローラに代えて加圧ベルトを用いるものなどもあった。加熱ローラや加熱ベルトなどの加熱部材には、熱源として、それらの内部やまわりに、ハロゲンランプ、ニクロム線、セラミックなどのヒータを設けていた。そして、熱源の発熱量を一定としていた。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−４４４３５号公報
従来のこの種の画像形成装置の中には、例えば特許文献１に示すように、各部の温度情報から定着装置の複数のヒータの通電率を制御し、定着装置のオフ状態から定着温度まで温度を急上昇するものもあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この種の画像形成装置では、近年、需要者の要求が多様化し、例えば記録媒体のサイズに合わせて定着を効率的に行いたいときや、発熱量を多くしてウォームアップ時間を短縮したいときなどのさまざまな要求がある。
【０００７】
そこで、この発明の第１の目的は、電子写真式画像形成装置の熱定着装置において、例えば経済性を重視したり、機能性を重視したり、使用目的に応じて定着態様を適宜変更可能とすることにある。
【０００８】
この発明の第２の目的は、比較的簡単に定着態様を適宜変更可能とすることにある。
【０００９】
この発明の第３の目的は、画像形成装置の実際の使用状況に合わせて、その定着装置の使用限度電力を設定可能とすることにある。
【００１０】
この発明の第４の目的は、熱源の発熱量を適切に可変することにある。
【００１１】
この発明の第５の目的は、上記各目的を達成した熱定着装置の発熱制御装置を備えた画像形成装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に記載の発明は、上述した第１の目的を達成すべく、熱を加えて、用紙・ＯＨＰフィルム等の記録媒体上の転写画像を定着する熱定着装置にあって、その熱定着装置に備える、ハロゲンランプ・抵抗発熱体等のヒータなどを用いた熱源の発熱量を可変とする、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、上述した第２の目的を達成すべく、請求項１に記載の熱定着装置の発熱制御装置において、熱源への通電量を変えることにより熱源の発熱量を可変とする、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、上述した第２の目的を達成すべく、請求項１に記載の熱定着装置の発熱制御装置において、熱源への通電時間を変えることにより熱源の発熱量を可変とする、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、上述した第２の目的を達成すべく、請求項１に記載の熱定着装置の発熱制御装置において、熱源に複数のヒータを備え、それら複数のヒータのいくつかを選択的に使用することにより熱源の発熱量を可変とする、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、請求項１ないし４のいずれか１に記載の熱定着装置の発熱制御装置において、熱源またはヒータの使用限度電力を記憶する記憶手段を備える、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、上述した第４の目的を達成すべく、請求項１ないし５のいずれか１に記載の熱定着装置の発熱制御装置において、ヒータの種類を自動的に検知する熱源検知手段を備える、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、上述した第５の目的を達成すべく、画像形成装置において、請求項１ないし６のいずれか１に記載の熱定着装置の発熱制御装置を備える、ことを特徴とする。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、上述した第１の目的を達成すべく、請求項７に記載の画像形成装置において、熱定着装置の熱源の定格消費電力を、画像形成装置本体の通常画像形成時の最大消費電力より大きくすることを可能とする、ことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図１には、この発明による熱定着装置の発熱制御装置を備える、電子写真式画像形成装置の一例であるレーザプリンタの概略構成を示す。
【００２１】
図中符号１０は、プリンタ装置本体（画像形成装置本体）である。プリンタ装置本体１０内の図中右側には、ドラム状の像担持体１２を回転自在に設ける。像担持体１２のまわりには、帯電装置１３、現像装置１４、転写装置１５、クリーニング装置１６などを配置する。また、少し離れた位置に、光書込み装置１７を設置する。
【００２２】
光書込み装置１７の下方には、用紙（記録媒体）ｓを収納する給紙カセット１８を上下２段にそれぞれプリンタ装置本体１０に着脱自在に取り付ける。各給紙カセット１８の先端側（図中右側）上には、各々給紙ローラ１９を備える。各給紙ローラ１９位置からは、途中で合流して上方に向けてのび、像担持体１２と転写装置１５間の転写位置ａを通過してさらに上方に向けてのびる用紙搬送路Ｒを形成する。
【００２３】
用紙搬送路Ｒには、転写位置ａの上流側に搬送ローラ２１、レジストローラ２２を設け、下流に熱定着装置２３、排紙ローラ２４、排紙コロ２４Ａ・２４Ｂを設ける。定着装置２３には、加熱ローラ２５と加圧ローラ２６を備える。また、プリンタ装置本体１０上には、記録済み用紙ｓのスタック部２７を設ける。
【００２４】
いま、このレーザプリンタで用紙ｓに記録を行うときは、例えばホストからの書込み信号に基づき、像担持体１２を反時計まわりに回転するとともに、給紙ローラ１９の１つを選択的に反時計まわりに回転する。
【００２５】
そして、給紙カセット１８から繰り出した用紙ｓを用紙搬送路Ｒに入れ、下方の給紙カセット１８からの場合は搬送ローラ２１で搬送し、上方の給紙カセット１８からの場合は直接先端をレジストローラ２２に突き当て、ループの形成により該用紙ｓの斜行を矯正して止める。
【００２６】
他方、像担持体１２の回転とともに、まず帯電装置１３でその表面を所定の極性に一様に帯電し、次いで光書込み装置１７から出射する光変調したレーザ光Ｌを照射して書込みを行い、像担持体１２上に静電潜像を形成する。それから、現像装置１４でトナーを付着してその静電潜像を現像し、可視像化して像担持体１２上にトナー画像を形成する。
【００２７】
そして、その像担持体１２上のトナー画像に位置合わせするタイミングで、レジストローラ２２を回転して用紙ｓを送り出し、その用紙ｓに、転写位置ａで転写装置１５により像担持体１２上のトナー画像を順次転写する。
【００２８】
画像転写後の用紙ｓは、熱定着装置２３の加熱ローラ２５と加圧ローラ２６のニップ間に入れ、熱と圧力とを加えて用紙ｓ上の転写トナー画像を定着して後、排紙ローラ２４と排紙コロ２４Ａ・２４Ｂとで挟んで搬送してプリンタ装置本体１０外に排出し、スタック部２７上にスタックする。
【００２９】
一方、画像転写後の像担持体１２は、その回転とともに、クリーニング装置１６で、画像転写後になお表面上に残留する残留トナーを除去し、帯電からはじまる再度の画像形成に備える。
【００３０】
ところで、このようなレーザプリンタにおいて、熱定着装置２３は、図２に示すように、定着フレーム３０内に、上述した加熱ローラ２５と加圧ローラ２６を設ける。
【００３１】
加熱ローラ２５は、アルミニウムや鉄等の芯金の上に、ＰＦＡ（四フッ化−パーフルオロアルキルビニルエーテル樹脂）、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）等の離形性樹脂層を設ける。芯金容量は、ウォームアップ時間に密接な関係があり、ウォームアップ時間を短縮したければ、芯金厚さを薄くする。アルミニウムであれば、通常、円筒の変形を抑える強度補助部材を設けることを前提として、０．２ｍｍ以上の厚さとする。
【００３２】
そのような加熱ローラ２５の内部には、その加熱ローラ２５を加熱する、ハロゲンランプ、抵抗発熱体等のヒータなどを設けて熱源３１を配置する。熱源３１を構成するヒータは、１つに限らず複数でもよい。また、加熱ローラ２５の内部に限らず、外部に設けてもよい。さらに、加圧ローラ２６を加熱して加熱ローラ２５を間接的に加熱するようにしてもよい。
【００３３】
そして、図示省略するが、その加熱ローラ２５に接触して温度検知手段を設け、その温度検知手段で温度を検知して未定着転写トナー画像を適切に定着すべく熱源３１への通電をＯＮ／ＯＦＦする。また、加熱ローラ２５の外周に分離爪３２の先端を押し当てる。
【００３４】
他方、加圧ローラ２６は、アルミニウムや鉄等の金属製の芯金の上に、耐熱性を有し、かつ硬度の低い、シリコンゴムやシリコンスポンジ等の弾性層を設け、その表面に、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の離形性の高い樹脂よりなる皮膜層を設けて形成する。そして、スプリング３３で付勢して加熱ローラ２５に押し当てる。
【００３５】
これにより、定着フレーム３０の入口３４から侵入した用紙ｓを、加熱ローラ２５と加圧ローラ２６のニップ間を通して未定着トナー画像を定着後、分離爪３２で加熱ローラ２５から分離し、ガイド３５で案内して定着フレーム３０の出口３６から送り出し、排紙ローラ２４と排紙コロ２４Ａ・２４Ｂでプリンタ装置本体１０外に排出する。
【００３６】
なお、上述した例では、定着装置２３で用いる加熱部材および加圧部材をともにローラとして加熱ローラ２５および加圧ローラ２６を用いたが、加熱部材および加圧部材はともにシリコンベルトやＰＩ（ポリイミド）フィルムなどを用いて、無端ベルト状としてもよい。
【００３７】
次に、図３に基づき、図示熱定着装置２３の発熱制御につき説明する。
【００３８】
一般に、建物や設備の配線などは、１００Ｖ電圧の場合、１５Ａ程度が想定されている。しかし、設備によっては、電流１５Ａを超えて使用可能としているものがある。そこで、図示レーザプリンタでは、熱定着装置２３の熱源３１に、１００Ｖ−２０Ａ定格のハロゲンヒータを搭載する。また、数字キーで入力可能とした記憶手段４０を備え、そこにあらかじめ熱源３１の使用限度電力を記憶させておく。この例では、２０Ａまで使用可能として２０００Ｗを記憶させる。
【００３９】
そして、画像形成をスタートすると、まず図３のステップＳ１で、記憶手段４０に記憶させた使用限度電力を確認し、ステップＳ２で、はじめに熱定着装置２３の熱源３１のみに定格どおり（Ｘ）Ｗ通電する。すなわち、熱定着装置２３以外にはなるべく通電しないようにし、熱定着装置２３にできるだけ限度電力いっぱいの電力を通電する。次いで、ステップＳ３で、トナーの定着に適した所定の温度に達したかどうか確認する。
【００４０】
そして、例えば図４に示すように、定着温度が所定の温度１５０度に達したｈ時間経過後には、ステップＳ４で、熱定着装置２３の熱源３１への通電を（Ｘ−ｘ）Ｗまでダウンし、図４に示すように熱定着装置２３の定着温度を下げて画像形成を開始する。画像形成時は、熱定着装置２３の熱源３１以外に、用紙搬送装置その他に２００Ｗ〜３００Ｗの電力を必要とするから、（ｘ）Ｗは少なくともこの２００Ｗ〜３００Ｗよりも大きくする。
【００４１】
これにより、熱を加えて用紙ｓ上の転写画像を定着する熱定着装置２３にあって、その熱定着装置２３に備える熱源３１の発熱量を可変とし、熱定着装置２３の熱源３１の定格消費電力を、プリンタ装置本体１０の通常画像形成時の最大消費電力より大きくすることを可能とする。
【００４２】
なお、熱定着装置２３の熱源３１の発熱量を可変とするには、例えば電圧を増減したり、電流を増減したりして熱源３１への通電量を変え、また熱源３１への通電時間を変える。さらに、熱源３１に複数のヒータを備え、それら複数のヒータのいくつかを選択的に使用するようにしてもよい。
【００４３】
さて、レーザプリンタの限度電力は、プリンタ装置本体１０に熱源検知手段を設けてヒータの種類を自動的に検知し、その検知結果から判断して上述の記憶手段４０で記憶するようにしてもよい。熱源検知手段には、例えば次の▲１▼〜▲４▼のようなものがある。
【００４４】
▲１▼　例えば図５および図６に示すように、ヒータ５１の端子５２とプリンタ装置本体１０の端子５３とを形状の違いを基に対にしておき、ヒータ５１の端子５２を複数の端子５３のいずれに取り付けることができたかによりヒータ５１の種類を判別して検知し、その検知結果から限度電力を判断して記憶手段４０で記憶する。
【００４５】
▲２▼　図７に示すように、抵抗発熱体５４は、抵抗の大きさで熱量が決まることから、抵抗の大きさを検知器５５で検知し、その検知結果から限度電力を判断して記憶手段４０で記憶する。
【００４６】
▲３▼　図８（Ａ）に示すように、熱定着装置２３に温度検知素子５６を設け、その温度検知素子５６の単位時間Δｔの温度上昇ΔＴ（図８（Ｂ）参照）から、設置されているヒータを検知し、その検知結果から限度電力を判断して記憶手段４０で記憶する。
【００４７】
▲４▼　図９および図１０に示すように、ヒータ５７の突起５８の有無で他の熱源と３１と区別し、その突起５８をフォトセンサ５９で検知することによりその熱源３１の定格電力を検知し、その検知結果から限度電力を判断して記憶手段４０で記憶する。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１に記載の発明によれば、熱を加えて記録媒体上の転写画像を定着する熱定着装置にあって、その熱定着装置に備える熱源の発熱量を可変とするので、記録媒体のサイズに合わせて定着を効率的に行いたいとき、例えばＢ５サイズの記録媒体に合わせた熱源を使用し、発熱量を多くしてウォームアップ時間を短縮したいとき、例えば熱源の消費電力を６００Ｗから１０００Ｗにアップすることで、例えば経済性を重視したり、機能性を重視したり、使用目的に応じて定着態様を適宜変更可能とすることができる。
【００４９】
請求項２に係る発明によれば、熱源への通電量を変えることにより熱源の発熱量を可変とするので、熱源への入力電圧を変えたり、入力電流を変えたりすることにより、比較的簡単に熱源の発熱量を可変として定着態様を適宜変更可能とすることができる。
【００５０】
請求項３に係る発明によれば、熱源への通電時間を変えることにより熱源の発熱量を可変とするので、比較的簡単に熱源の発熱量を可変として定着態様を適宜変更可能とすることができる。
【００５１】
請求項４に係る発明によれば、熱源に複数のヒータを備え、それら複数のヒータのいくつかを選択的に使用することにより熱源の発熱量を可変とするので、比較的簡単に熱源の発熱量を可変として定着態様を適宜変更可能とすることができる。
【００５２】
請求項５に係る発明によれば、熱源またはヒータの使用限度電力を記憶する記憶手段を備えるので、画像形成装置の実際の使用状況に合わせて、その定着装置の使用限度電力を設定可能とすることができる。
【００５３】
請求項６に係る発明によれば、ヒータの種類を自動的に検知する熱源検知手段を備えるので、熱源検知手段でヒータの種類を自動的に検知して熱源の発熱量を適切に可変することができる。
【００５４】
請求項７に係る発明によれば、請求項１ないし６のいずれか１に記載の熱定着装置の発熱制御装置を備えるので、上記各効果を達成することができる熱定着装置の発熱制御装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【００５５】
請求項８に係る発明によれば、熱定着装置の熱源の定格消費電力を、画像形成装置本体の通常画像形成時の最大消費電力より大きくすることを可能とするので、例えば経済性を重視したり、機能性を重視したり、使用目的に応じて定着態様を適宜変更可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による熱定着装置の発熱制御装置を備える、電子写真式画像形成装置の一例であるレーザプリンタの概略構成図である。
【図２】そのレーザプリンタに備える熱定着装置の概略構成図である。
【図３】その熱定着装置の発熱制御のフローチャートである。
【図４】その熱定着装置の、時間と定着温度との関係曲線である。
【図５】そのレーザプリンタに備える熱源検知手段の一例を示す斜視図である。
【図６】熱源検知手段の他例を示すブロック図である。
【図７】熱源検知手段のさらに他例を示すブロック図である。
【図８】（Ａ）は熱源検知手段のまたさらに他例を示すブロック図、（Ｂ）はその時間―温度関係曲線図である。
【図９】熱源検知手段のさらにまた他例を示すブロック図である。
【図１０】熱源検知手段のさらにまた他例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０　　プリンタ装置本体（画像形成装置本体）
２３　　熱定着装置
３１　　熱源
４０　　記憶手段
ｓ　　　用紙（記録媒体）

Claims (8)

1. 熱を加えて記録媒体上の転写画像を定着する熱定着装置にあって、その熱定着装置に備える熱源の発熱量を可変とすることを特徴とする、熱定着装置の発熱制御装置。
2. 前記熱源への通電量を変えることにより前記熱源の発熱量を可変とすることを特徴とする、請求項１に記載の熱定着装置の発熱制御装置。
3. 前記熱源への通電時間を変えることにより前記熱源の発熱量を可変とすることを特徴とする、請求項１に記載の熱定着装置の発熱制御装置。
4. 前記熱源に複数のヒータを備え、それら複数のヒータのいくつかを選択的に使用することにより前記熱源の発熱量を可変とすることを特徴とする、請求項１に記載の熱定着装置の発熱制御装置。
5. 前記熱源または前記ヒータの使用限度電力を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１に記載の熱定着装置の発熱制御装置。
6. 前記ヒータの種類を自動的に検知する熱源検知手段を備えることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１に記載の熱定着装置の発熱制御装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１に記載の熱定着装置の発熱制御装置を備えることを特徴とする、画像形成装置。
8. 熱定着装置の熱源の定格消費電力を、画像形成装置本体の通常画像形成時の最大消費電力より大きくすることを可能とすることを特徴とする、請求項７に記載の画像形成装置。

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