JP2005215239A

JP2005215239A - 定着制御方法

Info

Publication number: JP2005215239A
Application number: JP2004020817A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kikuchi; 俊幸菊地
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】立上り時間を短縮でき、連続定着時において定着ローラ等の加熱部の温度低下を減少させることができるとともに、定着可能枚数を増加させ、機械停止時間を短縮させることができる定着制御方法の提供を目的としている。
【解決手段】本発明は、トナーを定着する薄肉の定着ローラを有する加熱部４２と、主電源装置４３と、補助電源装置４４とを有し、加熱部４２が主電源装置４３と補助電源装置４４とから供給される電力により発熱する発熱体を有する定着装置の定着制御方法において、加熱部４２を主電源装置４３および補助電源４４に接続する第１のモードと、加熱部４２を主電源装置４３のみに接続する第２のモードとを選択的に切換えることにより、加熱部４２に電力を供給することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置、特に電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ装置に設けられる定着装置における定着制御方法に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置は、普通紙やＯＨＰ等の記録媒体上に画像を形成する画像形成工程を有している。画像形成工程においては、高速性、画像品質、コスト等の面で優れている電子写真方式が広く採用されている。

前記電子写真方式では、紙やＯＨＰ等の記録媒体上に未定着トナー像を形成する工程と、熱と圧力でトナー像を固定する定着工程とがある。前記定着工程では、高速性、安全性等の面からヒートローラ方式を用いた定着装置が現在最も多く採用されている。尚、ヒートローラ方式とは、ハロゲンヒータなどの発熱部材により加熱される加熱ローラと、これに対向配置される加圧ローラとを圧接してニップ部と呼ばれる相互圧接部を形成し、両ローラ間にシートを通過させて加熱する方式である。

近年、環境保護意識の高まりから各国で省エネ規制が制定されている。省電力化を図る上では割合の大きい待機時消費エネルギーを削減すると効果が大きいため、未使用時には電力供給をゼロにすることが望ましい。しかしながら、従来の構成で待機時の電力をゼロにすると、再使用時には定着ローラの昇温時間が係るため待ち時間が長くなり使用者の使い勝手が悪化してしまう。このため、速やかに加熱ローラ温度を上昇させる構成が必要とされている。

したがって、従来においては、例えば、充電可能な補助電源として二次電池を使用したり、電力供給部の供給電力を調整する電力調整部を設けるなど、様々な手段を講じている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特開平１０−２８２８２１号公報特開２００２−２７８３５５号公報

前述したようなローラ定着の場合、連続定着時において、定着ローラ温度は低下し続け、定着可能温度以下に下がってしまうと、機械が停止してしまう。このような場合、定着可能温度に回復するまで機械動作を停止する必要がある。そのため、従来においては、厚肉の定着ローラを用い、厚肉定着ローラの畜熱作用を利用して、定着ローラの温度低下を低減している。しかしながら、厚肉のため、立上り時間が長くなってしまっていた。

図６は、この様子を示す温度特性図である。縦軸に定着ローラ温度Ｔをとり、横軸に時間ｔをとっている。Ｔ_０は立上げスタート時温度、Ｔ_１は待機温度、Ｔ_２は定着下限温度、ｔ_１は立上げスタート時、ｔ_１〜ｔ_２は立上げ時間、ｔ_３〜ｔ_４はコピー時間、ｔ_４〜ｔ_５は温度回復時間である。ここで、厚肉定着ローラを使用しているため、図示のように立上り時間が長くなっている。

連続定着により定着ローラ温度がＴ_２まで下がると、温度回復時間ｔ_４〜ｔ_５の間はコピー不可能となる。温度回復時間ｔ_４〜ｔ_５をなくすには、ヒータに加える電力を増大させれば良いが、その場合には、複写機全体の消費電力が増大して、一般家庭用電源が使用できなくなる
本発明は、前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、立上り時間を短縮でき、連続定着時において定着ローラ等の加熱部の温度低下を減少させることができるとともに、定着可能枚数を増加させ、機械停止時間を短縮させることができる定着制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、トナーを定着する薄肉の定着ローラを有する加熱部と、主電源装置と、補助電源装置とを有し、前記加熱部が主電源装置と補助電源装置とから供給される電力により発熱する発熱体を有する定着装置の定着制御方法において、前記加熱部を前記主電源装置および補助電源に接続する第１のモードと、前記加熱部を前記主電源装置のみに接続する第２のモードとを選択的に切換えることにより、前記加熱部に電力を供給することを特徴とする。

また、請求項２に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、前記定着装置を複写機に設け、連続複写時に前記定着ローラ温度が所定温度まで低下したことを検知することにより、前記第１のモードに設定することを特徴とする。

また、請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の発明において、前記定着装置を複写機に設け、連続複写時に複写枚数を予測して、枚数の多少により、前記第１のモードと前記第２のモードとを選択的に切換えることを特徴とする。

また、請求項４に記載された発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか1項に記載の発明において、前記補助電源装置としてコンデンサを使用することを特徴とする。

また、請求項５に記載された発明は、請求項２ないし請求項４のいずれか1項に記載の発明において、複写待機時に前記補助電源装置の充電を行なうことを特徴とする。

本発明によれば、立上り時間の短縮化を図ることができ、立上り直後の連続定着時にも定着ローラ温度が下限温度に達するまでのコピー枚数（定着保証枚数）が増加する。また、連続複写枚数でコンデンサの使用回数を制限するので、コンデンサの寿命が向上する。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。

本発明の一実施形態に係る加熱装置（定着装置）４１が図１に示されている。図示のように、加熱装置４１は、加熱部４２と、主電源装置４３と、補助電源装置４４と、切替装置４５とを備えている。加熱部４２は、主電源装置４３と補助電源装置４４とから供給される電力により発熱する。

主電源装置４３は、画像形成装置の設置場所に備えられているコンセントなどに接続されている。補助電源装置４４は、充放電可能なコンデンサを有している。切替装置４５は、主電源装置４３を加熱部４２に接続し、主電源装置４３から所定の電力を加熱部４２に供給して、加熱部４２を所定の温度に加熱する。所定の温度に加熱され待機状態になると、切替装置４５は、主電源装置４３と加熱部４２との接続を遮断するとともに、主電源装置４３を補助電源装置４４に接続し、補助電源装置４４のコンデンサを充電する。

具体的には、加熱部４２は、薄肉の加熱ローラと加圧ローラとを有しており、複写機やプリンタ装置等の画像形成装置で記録媒体に転写されたトナー像を加熱・加圧して記録媒体に固着させる定着装置からなる。加熱部４２の前記加熱ローラは加熱ヒータを内蔵しており、主電源装置４３と補助電源装置４４とから供給される電力により発熱する。主電源装置４３は、加熱部４２に応じた電圧の調整および交流と直流の整流等の機能を有している。補助電源装置４４は、前述したように充放電可能なコンデンサを有しており、このコンデンサとしては、例えば日本ケミコン（株）の開発した電気二重層コンデンサ等を挙げることができ、２０００Ｆ程度の静電容量を有し、数十秒の電力供給には充分な容量を備えている。

加熱部４２の更に具体的な構成が図２に示されている。図中、５２は加熱ローラとしての定着ローラ、５３は加圧ローラ、５１はヒータ、５５は温度検知素子、５４は未定着トナーをのせた転写紙である。定着ローラ５２の芯金はアルミ合金製であり、外径がφ３０以上、芯金肉厚が２mm以下が望ましい。尚、ヒータ５１としてハロゲンヒータを用いたが特開２００１−２４２７３２号公報に記載のような誘導加熱方式であっても良い。また、加熱ローラ５２を用いたが、特開平１１−２３２３０７号公報に記載のような無端帯状の部材を用いても良い。

図３は、加熱装置４１における制御ブロック図である。定着ローラ温度３１および複写開始信号３２等がＡ／Ｄ変換器３３に入力される。Ａ／Ｄ変換器３３は、定着ローラ温度３１および複写開始信号３２等をデジタル値に変換して、ＣＰＵ３４に入力する。このデジタル値に従って切替装置４５が動作される。

上記構成の定着装置を用いた画像形成装置の構成が図４に示されている。図中、１は上記構成の定着装置（加熱部）である。画像形成装置は、感光体１４１、帯電装置１４２、ミラー１４３、現像装置１４４、転写装置１４５、クリーニング部１４６、定着装置１を備えている。感光体１４１は回転体からなる像担持体であってドラム形状をなす。帯電装置１４２は帯電ローラからなり、感光体１４１を帯電する。ミラー１４３は、図示しない露光部からの光を反射して感光体１４１に照射し、感光体１４１を露光し、感光体１４１上に潜像を形成する。現像装置１４４は現像ローラ１４４ａを備え、感光体１４１上の潜像を現像する。転写装置１４５は感光体１４１の下面と対抗した転写部１４５ａを備え、転写紙１５０に現像画像を転写する。クリーニング部１４６は、感光体１４１の周面に摺接するブレード１４６ａを具備し、感光体１４１をクリーニングする。

この画像形成装置において、画像形成は次のようにして行われる。感光体１４１が回転を始め、この回転中に感光体１４１が暗中において帯電装置１４２により均一に帯電され、露光光が照射、走査されて作成すべき画像に対応した潜像が形成される。この潜像は感光体１４１の回転により現像装置１４４に移動してきて、ここでトナーにより可視像化されてトナー像が形成される。

一方、給紙コロ１１０により給紙トレイ１５１上の記録紙１５０の送給が開始され、破線で示す搬送経路を経て一対のレジストローラ１４９の位置で一旦停止し、感光体１４１上のトナー像と転写装置１４５で合致するように送り出しのタイミングを待つ。係る好適なタイミングが到来するとレジストローラ１４９に停止していた記録紙１５０はレジストローラ４９から送り出され、転写部４７に向けて搬送される。

感光体１４１上のトナー像と記録紙１５０とは、転写装置１４５がある位置で合致し、トナー像は記録紙１５０上に転写される。こうしてトナー像を担持した転写紙１５０は定着装置１に向けて送り出される。記録紙１５０上のトナー像は定着装置１を通過する間に当該記録紙１５０に定着されて図示省略の排紙部に排紙される。

一方、転写部１４５で転写されずに感光体１４１上に残った残留トナーは感光体１４１の回転と共にクリーニング装置１４６に至り、該クリーニング装置１４６を通過する間に清掃されて次の画像形成に備えられる。

次に、上記構成の作用について説明する。

薄肉定着ローラであるため、立上り時は主電源装置４３からの電力供給を行い、連続複写時は、待機状態から複写開始信号により主電源装置４３から所定の電力を加熱部４２に供給して連続定着を実行する。

定着ローラ温度が所定温度以下に低下した時は、切替装置４５は、主電源装置４３と加熱部４２とを接続して、主電源装置４３から加熱部４２に電力を供給するとともに、補助電源装置４４を加熱部４２に接続して、補助電源装置４４のコンデンサからも加熱部４２に電力を供給する。このように、主電源装置４３と補助電源装置４４とからの電力を選択的に供給する。補助電源装置４４の接続時には、加熱部４２に大量の電力を供給することができ、加熱部４２の温度低下を減少することができる。

薄肉の定着ローラを使用することにより、立上り時に補助電源装置４４の電力を使用しないため、立上り直後の連続複写時に補助電源装置４４の電力を使用でき、温度低下を低減することが可能となる。また、コンデンサの使用回数には限度があるため、使用回数制限のため大量複写枚数ジョブ時のみコンデンサを使用して寿命を増加させる。

同様に、薄肉定着ローラであるため、立上り時は主電源装置４３からの電力供給を行い、連続複写枚数が所定の枚数以下の時は、待機状態から複写開始信号により主電源装置４３から所定の電力を加熱部４２に供給して連続定着を実行する。

連続複写枚数が所定の枚数以上の時は、切替装置４５は、主電源装置４３と加熱部４２とを接続して主電源装置４３から加熱部４２に電力を供給するとともに、補助電源装置４４を加熱部４２に接続して、補助電源装置４４のコンデンサからも加熱部４２に電力を供給する。このように、主電源装置４３と補助電源装置４４からの電力を選択的に供給する。補助電源装置４４の接続時には、加熱部４２に大量の電力を供給することができ、加熱部４２の温度低下を減少することができる。

薄肉の定着ローラを使用することにより、立上り時に補助電源装置４４の電力を使用しないため、立上り直後の連続複写時に補助電源装置４４の電力を使用できるので温度低下を低減することが可能となる。また、コンデンサの使用回数には限度があるため、使用回数制限のため大量複写枚数のジョブ時のみコンデンサを使用し寿命を増加させる。

ＡＤＦに原稿をセットし、部数を入力し、原稿を先読みすると、原稿枚数と部数とからそのジョブの複写枚数が判る。また、総複写枚数が判明するまでは、主電源装置４３から加熱部４２への所定電力供給で連続複写を開始し、そのジョブの総複写枚数が判明した時点で、所定枚数を越える場合には、接続の切替えを行っても良い。

図５は図６に対応する本発明の温度特性図である。縦軸に定着ローラ温度Ｔをとり、横軸に時間ｔをとっている。Ｔ_０は立上げスタート時温度、Ｔ_１は待機温度、Ｔ_２は定着下限温度、Ｔ_３は切替え温度、ｔ_１は立上げスタート時、ｔ_１〜ｔ_６は立上げ時間、ｔ_７〜ｔ_９はコピー時間、ｔ_９〜ｔ_１０は温度回復時間であり、薄肉定着ローラのため立上り時間が短縮される（（ｔ_１〜ｔ_２）＞（ｔ_１〜ｔ_６））。連続定着により定着ローラ温度がＴ_２まで下がると、温度回復時間ｔ_９〜ｔ_１０の間はコピー不可能となる。

連続定着により定着ローラ温度がＴ_３まで下がると、補助電源装置４４にも接続され、Ｔ_２に達するまでの時間が大幅に延長する。また、連続複写枚数プリントボタンを押し、連続定着が開始し、定着ローラ温度が所定の温度Ｔ_３まで低下すると、補助電源装置４４に接続する。このことにより、連続定着時にも定着ローラ温度が下限温度に達するまでのコピー枚数（定着保証枚数）が増加する。温度回復時間も薄肉化により短縮化される（（ｔ_４〜ｔ_５）＞（ｔ_９〜ｔ_１０））。

以上説明したように、本実施形態の構成によれば、立上り時間の短縮化を図ることができ、立上り直後の連続定着時にも定着ローラ温度が下限温度に達するまでのコピー枚数（定着保証枚数）が増加する。また、連続複写枚数でコンデンサの使用回数を制限するので、コンデンサの寿命が向上する。

尚、上述の実施の形態では、加熱部４２への電力供給を商用電源から行なっているが、補助電源を設けて、補助電源から供給するようにしても良い。係る補助電源としては特開２０００−３１５５６７号公報に記載の電気２重層コンデンサ（電気化学キャパシタ）を用いるのが好ましい。

本発明の一実施形態に係る定着制御方法が適用される定着装置の構成を示すブロック図である。定着装置の加熱部の具体的な構成を示す概略図である。図１の定着装置における制御ブロック図である。図１の定着装置が設けられた画像形成装置の概略図である。図１の定着装置の特性図である。従来の定着装置の特性図である。

符号の説明

４１加熱装置（定着装置）
４２加熱部
４３主電源装置
４４補助電源装置
４５切替装置

Claims

トナーを定着する薄肉の定着ローラを有する加熱部と、主電源装置と、補助電源装置とを有し、前記加熱部が主電源装置と補助電源装置とから供給される電力により発熱する発熱体を有する定着装置の定着制御方法において、
前記加熱部を前記主電源装置および補助電源に接続する第１のモードと、前記加熱部を前記主電源装置のみに接続する第２のモードとを選択的に切換えることにより、前記加熱部に電力を供給することを特徴とする定着制御方法。
前記定着装置を複写機に設け、連続複写時に前記定着ローラ温度が所定温度まで低下したことを検知することにより、前記第１のモードに設定することを特徴とする請求項１に記載の定着制御方法。
前記定着装置を複写機に設け、連続複写時に複写枚数を予測して、枚数の多少により、前記第１のモードと前記第２のモードとを選択的に切換えることを特徴とする請求項１に記載の定着制御方法。
前記補助電源装置としてコンデンサを使用することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか1項に記載の定着制御方法。
複写待機時に前記補助電源装置の充電を行なうことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか1項に記載の定着制御方法。