JP2005292449A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着器の付近の空気自体の雰囲気温度に応じて、定着器の定着温度の制御を適正に行い、定着性能を向上することができ、複雑な演算式を用いなくても済み、制御装置への処理プログラムの設定作業に要するコストを低減することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 定着器の付近の雰囲気温度Ｔｆを検出して、その検出値が予め設定された閾値Ｔｓ（１５℃）以下であるか否かを判定する。閾値Ｔｓ以下の場合には、制御装置により定着制御温度を第１設定定着温度（１８５℃）に決定し、ヒートローラの表面温度を１８５℃で制御する。一方、雰囲気温度Ｔｆの検出値が閾値Ｔｓ以上の場合には、定着制御温度を第２設定定着温度（１６５℃）に決定し、ヒートローラの表面温度を１６５℃に制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、画像形成装置に係り、詳しくは 記録材に転写された現像剤像を定着する定着手段の付近の雰囲気温度に応じて、定着手段の定着温度の制御を適正に行い、定着性能を向上することができる画像形成装置に関する。

一般に、複写機、ファクシミリ装置或いは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、帯電器によって帯電された感光ドラムの表面に、露光器によって静電潜像を形成し、この静電潜像を現像ローラを備えたトナー方式の現像器によって現像するようになっている。又、画像形成装置は、現像されたトナー画像を転写器によって、感光ドラムから記録紙上に転写するとともに、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するようになっている。

一般に、定着器の定着温度の制御は、記録紙の厚さ寸法の相違に応じて、その寸法が厚い場合には、定着温度を高くし、薄い場合には、定着温度を低くする制御が行われるようになっている。

記録紙に定着されたトナー画像の剥がれ難さである定着性能は、画像形成装置の周囲の環境によって大きく変わり、特に低温環境で定着性が悪いため、低温環境で定着性能が確保できるように、定着温度を高めに設定するようになっている。このように低温環境で、定着温度を高めに設定しておけば、常温及び高温環境で定着された画像が剥がれることは殆んどない。しかしながら、高温環境においては、定着温度を高く設定し過ぎているために、その設定温度まで到達するのに時間がかかり、定着温度が高過ぎるために記録紙のロールやカールが発生し易くなるという問題があった。さらに、定着器内部の温度が上昇し過ぎて、定着器の寿命を低下するという問題があった。

環境温度に応じて、定着性能を確保できる定着器を備えた画像形成装置として、特許文献１に開示されたものが提案されている。この画像形成装置においては、記録紙（フイルム）を介して、ヒータと接する部位の最適温度として、低めの温度Ｔ０及び高めの温度Ｔ１を予め設定する。又、スタンバイ状態から、プリント命令受信後にヒータ駆動要求を出して、環境温度として加圧ローラの温度Ｔｃを取り込む。そして、その温度が所定温度以下の場合には、高めの温度Ｔ１を選択し、他の場合には、低めの温度Ｔ０を選択して、ＴＯ又はＴ１＝（ａ×Ｔａ）＋（ｂ×Ｔｃ）〔但し、定数ａ，ｂ＞０〕の演算式に基づいて、目標温度Ｔａを算出し、ヒータを駆動する。そして、ヒータの温度が目標温度Ｔａとなって定着可能となった場合には、給紙スタート後、プリント終了まで、目標温度Ｔａを維持するという温度制御を行うようになっている。

又、定着器におけるヒータの目標制御温度を環境温度に応じて可変として、例えば環境温度が低いときには、制御温度を高めに設定し、好適な定着温度で定着を行うようにしたファクシミリ装置が提案されている。（特許文献２参照）このファクシミリ装置においても、加圧ローラの温度を環境温度とし、前述した演算式よりもさらに複雑な演算式により目標温度を求めて、定着温度を制御するようになっている。そして、環境温度が低いときは、それに応じて、ヒータの温度を高く制御でき、冷えた記録紙により奪われる熱を補填するようになっている。
特開平８−３６３２６号公報 特開平８−７９４７６号公報

ところが、上記従来の特許文献１又は特許文献２に開示された画像形成装置又はファクシミリ装置は、いずれも加圧ローラの温度を環境温度としているので、定着器の記録紙が通過する通紙経路付近の空気自体の雰囲気温度を適正に反映したものではない。このため、雰囲気温度自体の温度が適正に反映されず、ヒータの定着温度の制御特性が低下し、定着性能が低下するという問題があった。

又、上記従来の画像形成装置は、前述したように定着温度を演算する複雑な演算式を用いているので、処理プログラムが複雑となり、記憶手段への処理プログラムの設定が面倒で、その設定作業に要するコストを低減することができないという問題もあった。

本発明の主たる目的は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、定着手段の付近の空気自体の雰囲気温度に応じて、定着手段の定着温度の制御を適正に行い、定着性能を向上することができる画像形成装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、上記目的に加えて、複雑な演算式を用いなくても済み、制御装置への処理プログラムの設定作業に要するコストを低減することができる画像形成装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、記録材に転写された現像剤像を加熱して定着する定着手段と、該定着手段の定着温度を検出する定着温度検出手段と、この定着温度検出手段の検出値に基づいて前記定着手段の定着温度を制御する温度制御手段とを備えた画像形成装置において、前記定着手段の付近の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段を備え、前記温度制御手段は、上記雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度が低い場合には、定着温度を高く制御し、雰囲気温度が高い場合には、定着温度を低く制御する機能を備えていることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、雰囲気温度に応じて予め設定された複数の定着制御温度のデータを記憶する記憶手段と、前記雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度の検出値が低い場合には、前記記憶手段に記憶された複数の設定定着温度のデータのうち高いデータを選択し、反対に雰囲気温度の検出値が高い場合には、低いデータを選択する定着制御温度データ選択手段とを備えていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記設定定着温度のデータは２又は３段階に設定されていることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３において、前記定着制御温度データ選択手段は、雰囲気温度検出手段による検出値が予め設定された閾値以下か否かによって、複数の設定定着温度のデータの選択を行うようになっていることを要旨とする。

請求項１〜４のいずれか一項に記載の発明によれば、雰囲気温度検出手段によって定着手段の付近の雰囲気温度を検出するようにした。このため、雰囲気温度に応じて、定着手段の定着温度の制御を適正に行うことができる。

請求項２〜４のいずれか一項に記載の発明によれば、雰囲気温度検出手段の検出値に基づいて、定着制御温度データ選択手段によって、雰囲気温度が低い場合には、記憶手段に記憶された複数の定着制御温度のデータのうち高い温度のデータを選択し、反対に、雰囲気温度が高い場合には、低い温度データを選択するようにした。このため、定着温度を演算するための複雑な演算式を用いなくても済み、処理プログラムの設定作業に要するコストを低減することができる。

以下、本発明を複写機、ファクシミリ装置或いは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に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
この画像形成装置は、図示しないが、帯電器によって帯電された感光ドラムの表面に、露光器によって静電潜像を形成し、この静電潜像を現像ローラを備えたトナー方式の現像器によって現像するようになっている。又、この画像形成装置は、現像された現像剤像としてのトナー画像を転写器によって、感光ドラムから記録材としての記録紙上に転写するようになっている。さらに、前記転写器の下流側に設けた図２に示す定着手段としての定着器１１の加圧ローラ１２と、ヒートローラ１３の間に記録紙Ｐを通して、トナー画像を永久画像として記録紙Ｐに定着するようになっている。

前記定着器１１のヒートローラ１３には、該ヒートローラ１３の加熱を行ってその表面温度を調整するためのヒータ１４が組み込まれている。図２では両者は分離して画かれている。又、前記ヒートローラ１３には、該ヒートローラ１３の実際の温度を検出するための定着温度検出手段としてのヒータサーミスタ１５が組み込まれている。図２では両者は分離して画かれている。前記ヒータ１４には交流電源１６から交流（ＡＣ）電流が供給されるようになっており、この電流供給経路には前記ヒータ１４への通電電流を制御することにより、ヒータ１４の発熱量を制御するためのＡＣ制御手段１７が設けられている。さらに、前記ヒートローラ１３の付近には、定着器１１の付近の雰囲気温度Ｔｆを検出するための雰囲気温度検出手段としての雰囲気温度センサ１８が設けられている。雰囲気温度センサ１８の配置位置は、定着器１１の付近としているが、記録紙Ｐの通紙経路に関して、加圧ローラ１２及びヒートローラ１３の上流側又は下流側に設定されるのが望ましい。

次に、前記定着器１１のヒータ１４の制御を行うための制御装置２１について説明する。
コンピュータを備えた制御装置２１は、各種の演算処理動作を行うための中央演算処理装置（ＣＰＵ）２２を有し、この中央演算処理装置２２には、各種の演算処理プログラムを記憶し、かつ定着制御温度データの記憶手段としても機能するリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）２３及び雰囲気温度の検出値等の各種のデータを記憶する記憶手段としての読み出し書き込み可能なランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）２４が接続されている。

前記制御装置２１には、前記ヒータサーミスタ１５及び雰囲気温度センサ１８からのそれぞれの検出値が入力され、ＡＤ変換回路２５を介して、雰囲気温度Ｔｆの判定を行うための雰囲気温度判定手段２６に送られるようになっている。この雰囲気温度判定手段２６は、中央演算処理装置２２により構成されていて、雰囲気温度センサ１８によって検出された雰囲気温度Ｔｆの検出値が前記ＲＯＭ２３に予め設定された判定基準となる閾値Ｔｓ（例えば１５℃）以下であるか否かを判定するようにしている。この雰囲気温度判定手段２６には、前記ＲＯＭ２３に予め設定された複数（この実施形態では二つ）の第１設定定着温度Ｔ１１のデータと、第２設定定着温度Ｔ１２のデータのうち前記雰囲気温度Ｔｆに適した一つの温度のデータを選択するための定着制御温度データ選択手段２７が接続されている。なお、この定着制御温度データ選択手段２７も前記中央演算処理装置２２によって構成されている。

さらに、前記定着制御温度データ選択手段２７には、中央演算処理装置２２により構成され、かつヒートローラ１３の表面温度の制御を行うための表面温度制御手段２８が接続されている。この表面温度制御手段２８からの制御信号が、前記ＡＣ制御手段１７に送信され、前記交流電源１６からヒータ１４に供給される交流電流を制御し、ヒートローラ１３の表面温度を目標とする前記第１設定定着温度Ｔ１１又は第２設定定着温度Ｔ１２に制御するようになっている。

前記第１設定定着温度Ｔ１１のデータは、雰囲気温度Ｔｆが低い場合に選択され、例えば１８５℃に設定されている。又、第２設定定着温度Ｔ１２は、雰囲気温度Ｔｆが高い場合に選択され、例えば１６５℃に設定されている。なお、図２においては、各種データの入出力装置等は省略されている。

次に、前記のように構成された画像形成装置の定着器１１の定着温度の制御動作を図１のフローチャートに基づいて説明する。
図１のステップＳ１において、制御装置２１から画像形成装置にプリント開始指令が出力されると、雰囲気温度センサ１８によって雰囲気温度Ｔｆの検出が開始される。そして、ステップＳ２において、検出された雰囲気温度Ｔｆの検出値が予め設定された閾値Ｔｓ（例えば１５℃）以下であるか否かが、雰囲気温度判定手段２６によって判定される。このステップＳ２において、イエスと判断された場合には、ステップＳ３において、定着制御温度データ選択手段２７によってＲＯＭ２３に記憶されたデータのうち第１設定定着温度Ｔ１１（例えば１８５℃）のデータが選択され、目標とする定着制御温度が１８５℃に決定される。そして、ステップＳ４において、記録紙Ｐがピックアップされ、ステップＳ５において表面温度制御手段２８からＡＣ制御手段１７に制御信号が送信されて、ヒートローラ１３の表面温度が１８５℃になるように制御され、この表面温度のヒートローラ１３によって記録紙Ｐの表面のトナー画像が加熱定着される。

一方、前記ステップＳ２において、ノーと判断された場合には、ステップＳ６において、定着制御温度として、第２設定定着温度Ｔ２（例えば１６５℃）が選択されて、目標とする定着制御温度が１６５℃に決定される。その後、ステップＳ７において、記録紙Ｐがピックアップされ、ヒートローラ１３の表面温度が１６５℃となった状態で、記録紙Ｐの表面のトナー画像の加熱定着が行われる。

上記実施形態の画像形成装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、雰囲気温度センサ１８によって定着器１１の付近の雰囲気温度Ｔｆを検出するようにした。このため、雰囲気温度Ｔｆに応じて、定着器１１の定着温度の制御を適正に行うことができ、定着温度に達するまでの時間を短縮することができるとともに、定着温度が高過ぎて記録紙のロールやカールが発生するのを防止することができる。

（２）上記実施形態では、前記ＲＯＭ２３に対し雰囲気温度Ｔｆが閾値Ｔｓ（１５℃）よりも低い場合に、選択される第１設定定着温度Ｔ１１（例えば１８５℃）と、雰囲気温度Ｔｆが高い場合に選択される第２設定定着温度Ｔ２（例えば１６５℃）とを予め記憶させる。又、雰囲気温度センサ１８によって検出された雰囲気温度Ｔｆが雰囲気温度判定手段２６によって、閾値Ｔｓ（例えば１５℃）以下であるか否かが判定され、閾値Ｔｓ以下である場合には、第１設定定着温度Ｔ１１を選択し、閾値Ｔｓ値以上である場合には、第２設定定着温度Ｔ１２を選択するようにした。このため、ヒートローラ１３の定着温度の切り換え処理動作を頻繁に行わなくても済み、記録紙Ｐへのプリント作業を迅速に行うことができる。

（３）上記実施形態では、定着制御温度データ選択手段２７によって予め記憶された二つの設定定着温度Ｔ１１，Ｔ１２のいずれか一方を選択するのみの簡単な動作によって、ヒートローラ１３の表面温度を制御することができ、複雑な演算式を用いなくても済む。このため、制御装置２１への処理プログラムの設定動作を容易に行い、その設定作業のコストを低減することができる。

次に、この発明の別の実施形態について説明する。
この実施形態では、雰囲気温度センサ１８により検出された雰囲気温度Ｔｆに応じて、温度制御手段としての制御装置２１によって検出された雰囲気温度Ｔｆが低い場合には、定着制御温度Ｔｘを求める演算式によって演算された高めの定着制御温度Ｔｘによりヒートローラ１３の定着温度を高く制御する。反対に、雰囲気温度Ｔｆが高い場合には、演算式によって演算された低めの定着制御温度Ｔｘによりヒートローラ１３の定着温度を低く制御する。この演算式として、例えば次の式が考えられる。

Ｔｘ＝〔１６５℃＋Ｔｆ〕×α
但し、αは雰囲気温度Ｔｆが変化するのに伴って変化する係数で、雰囲気温度Ｔｆが１５℃で「１．０」、雰囲気温度Ｔｆに反比例して連続的に又は段階的に変化するものである。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○雰囲気温度Ｔｆの閾値Ｔｓを２段階以上にし、定着制御温度データを３段階以上に設定してもよい。例えば、閾値Ｔｓが２段階の場合に、第１閾値Ｔｓ１として２０℃、第２閾値Ｔｓ２として３５℃、第１閾値Ｔｓ１以下で選択される第１設定定着温度Ｔ１１を１８５℃、両閾値の間で選択される第２設定定着温度Ｔ１２を１７０℃、第２閾値Ｔｓ２以上で選択される第２設定定着温度Ｔ１３を１５０℃とする。

○雰囲気温度Ｔｆの検出タイミングとして、画像形成装置にプリントの開始指令が入力されたとき以外に、電源オン時又は待機時省電力機能（スリープ）を解除する時に変更してもよい。常時、検出するようにするのが望ましい。

○雰囲気温度Ｔｆと実際に加熱するヒートローラ１３の定着制御温度との関係を予めデータベースとして記憶手段に記憶し、検出された雰囲気温度Ｔｆに対応する定着制御温度を選択して、ヒートローラ１３を制御するようにしてもよい。

○ 前記各種の記憶手段として、ＲＯＭ２３及びＲＡＭ２４に代えて、ハードディスク、磁気記録媒体等の他の手段を用いてもよい。
○記録材として、記録紙Ｐ以外に、合成樹脂シートを用いたり、他のシートを用いたりしてもよい。
（定義）この明細書において、定着手段の付近とは、定着作業に影響を与える雰囲気温度を検出できる箇所を意味する。

この発明の画像形成装置の定着器の制御動作を示すフローチャート。 定着器の動作を制御するためのブロック回路図。

符号の説明

Ｔｆ…雰囲気温度、Ｔｘ…定着制御温度、Ｔ１１，Ｔ１２…第１及び第２設定定着温度、２７…定着制御温度データ選択手段。

Claims (4)

1. 記録材に転写された現像剤像を加熱して定着する定着手段と、該定着手段の定着温度を検出する定着温度検出手段と、この定着温度検出手段の検出値に基づいて前記定着手段の定着温度を制御する温度制御手段とを備えた画像形成装置において、
   前記定着手段の付近の雰囲気温度を検出する雰囲気温度検出手段を備え、
   前記温度制御手段は、上記雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度が低い場合には、定着温度を高く制御し、雰囲気温度が高い場合には、定着温度を低く制御する機能を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１において、雰囲気温度に応じて予め設定された複数の定着制御温度のデータを記憶する記憶手段と、
   前記雰囲気温度検出手段により検出された雰囲気温度の検出値が低い場合には、前記記憶手段に記憶された複数の設定定着温度のデータのうち高いデータを選択し、反対に雰囲気温度の検出値が高い場合には、低いデータを選択する定着制御温度データ選択手段と
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２において、前記設定定着温度のデータは２又は３段階に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２又は３において、前記定着制御温度データ選択手段は、雰囲気温度検出手段による検出値が予め設定された閾値以下か否かによって、複数の設定定着温度のデータの選択を行うようになっていることを特徴とする画像形成装置。

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