JP2006201545A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷した後、トナー定着性が良好でかつ転写紙カールを発生させない定着装置を備える画像形成装置を提供することを課題とする。
【解決手段】未定着トナー像を担持した転写材Ｐを加熱することにより定着する定着装置１と、定着装置１を有する画像形成装置２０内の温度を検出する温度検出手段Ｓ１と、温度検出手段Ｓ１の検出結果に基づいて定着装置１の制御温度を補正する制御手段とを有する画像形成装置２０において、前記温度検出手段Ｓ１は定着装置１近傍に配置されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真プロセスの画像形成装置に関し、さらに、詳しくは、トナー像を加熱により転写材に定着する定着装置を備える画像形成装置に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機等の画像形成装置では、紙などの記録媒体上に転写されて担持されている未定着画像を定着して複写物として印刷出力するものがある。
定着に用いられる定着装置には、一対のローラを対峙させて配置し、一方のローラを加熱ローラとして用い、他方のローラを記録媒体の加圧ローラとして用いる構成がある。この構成では加熱ローラと加圧ローラとの間のニップ部に記録媒体を挟持させて搬送しながら加熱ローラからの熱により、未定着画像を融着させて定着する。
定着装置には、上述した構成とは別に、ローラとベルトを組み合わせた構成がある。この構成では加熱ローラに代えて、一対のローラに掛け回されたベルトを用い、上記ローラのひとつには加圧ローラが対峙させてある。一対のローラのうちで、加圧ローラと対峙する側のローラと協働してベルトを駆動するローラにはベルトの裏面側から加熱するための熱源が設けられ、加圧ローラにもベルトの表面を加熱するための熱源が設けられている。ベルトはローラに比べて体積が小さく、熱容量が小さいので短時間の温度上昇が可能であり、上述した加熱ローラおよび加圧ローラのみを用いた構成に比べて始動時での温度立ち上がりが早いという利点がある。しかも、加圧ローラで熱源を加えることによりベルトの表裏両面で温度立ち上がりが早められる。ベルトの構成として各ローラが熱伝導率の高いアルミニウムが用いられる場合、ステンレスをローラ表面に接触する基体とし、その表面にシリコンゴムあるいはフッ素系樹脂からなる離型層からなるベルト体を配置した２層構造がある。定着部材の温度は、温度検知手段により検知し目標温度を維持するようヒータを加熱制御することで達成することは公知である。

しかしながら、定着する記録媒体は保存環境に影響を受け温度は一定ではない。記録媒体の定着進入時の温度により、必要熱量が変化するために、外部環境を検知して、定着温度を制御することが多々提案されている。
例えば、特許文献１では、画像形成装置室内に設けた温度センサを、定着ユニットの発熱の影響を受けにくい位置に配設しているが、ジョブにより機内温度が上昇し温度が変化するので、正確に環境温度を検知できないので、このセンサの値をジョブ開始後は用いないとしている。待機時は、環境温度検知に基づいて、定着温度を補正するとしている。センサの具体的位置は開示されていない。

特開平１０−３９６７２号公報

しかしながら、上記構成では、電源投入初期またはジョブ初期の温度のままで、ジョブ中も環境検知による定着温度補正をしない場合は、給紙前の転写紙は温度が変わらなくても、定着ユニット周囲、搬送路の温度上昇により、定着進入時の転写紙に対する熱量が過剰となり、定着後に転写紙のカールが発生し、フィニッシャでの綴じぬけや綴じズレを招くという問題が生じていた。
上記問題点に鑑み、本発明は、印刷した後、トナー定着性が良好でかつ転写紙カールを発生させない定着装置を備える画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、未定着トナー像を担持した転写材を加熱することにより定着する定着装置と、定着装置を有する画像形成装置内の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段の検出結果に基づいて定着装置の制御温度を補正する制御手段とを有する画像形成装置において、前記温度検出手段は定着装置近傍に配置されていることを特徴とする画像形成装置である。
請求項２に記載の本発明は、未定着トナー像を担持した転写材を加熱することにより定着する定着装置と、定着装置を有する画像形成装置内の温度を検出する温度検出手段と、 温度検出手段の検出結果に基づいて定着装置の制御温度を補正する制御手段とを有する画像形成装置において、前記温度検出手段は定着装置のカバーの温度を検出することを特徴とする画像形成装置である。

請求項３に記載の本発明は、未定着トナー像を担持した転写材を加熱することにより定着する定着装置と、定着装置を有する画像形成装置内の温度を検出する温度検出手段と、 温度検出手段の検出結果に基づいて前記定着装置の制御温度を補正する制御手段とを有する画像形成装置において、前記温度検出手段は転写ニップと定着ニップとの間に配置された搬送ガイド板の温度を検出することを特徴とする画像形成装置である。
請求項４に記載の本発明は、未定着トナー像を担持した転写材を加熱することにより定着する定着装置と、定着装置を有する画像形成装置内の温度を検出する温度検出手段と、 温度検出手段の検出結果に基づいて前記定着装置の制御温度を補正する制御手段を有する画像形成装置において、前記温度検出手段は転写ベルトの温度を検出することを特徴とする画像形成装置である。
請求項５に記載の本発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の前記温度検出手段を少なくとも２つ以上を有することを特徴とする画像形成装置である。
請求項６に記載の本発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記定着装置は少なくとも１つの無端ベルトを用いた定着装置であることを特徴とする画像形成装置である。

本発明により、印刷した後、トナー定着性が良好でかつ転写紙カールを発生させない定着装置を備える画像形成装置を提供することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明に係る定着装置を備える画像形成装置を示す図である。以下にその構成を説明する。図１に示す画像形成装置は、４連タンデム方式によりフルカラー画像を形成可能な複写機またはプリンタとして用いられる。画像形成装置には、この他に、受信した画像信号に基づき上述した複写機およびプリンタと同様な画像形成処理が可能なファクシミリ装置がある。なお、画像形成装置には、上述したカラー画像を対象とするだけでなく、単一色の画像を対象とする装置も勿論含まれる。
図１に示す画像形成装置２０は、色分解毎の画像を転写体として用いられる転写ベルトに吸着した紙などの記録シートに重畳転写することによりカラー画像が潜像担持体から直接記録シートに形成される方式が用いられている。図１において、画像形成装置２０は、次に挙げる各装置を備えている。原稿画像に応じた各色毎の画像を形成する作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫと、各作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫに対向して配置された転写装置２２と、各作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫと転写装置２２とが対向する転写領域に記録シートを供給するシート供給手段としての手差しトレイ２３、給紙装置２４に装備されている第１給紙カセット２４Ａ、第２給紙カセット２４Ｂと、該手差しトレイ２３、給紙カセット２４、２４から搬送されてきた記録シートを作像装置２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１ＢＫによる作像タイミングに合わせて供給するレジストローラ３０と、転写領域において転写後のシート状媒体の定着を行う定着装置１とを備えている。

画像形成装置２０は、一般にコピー等に用いられる普通紙（以下単に普通紙という）と、ＯＨＰシートや、カード、ハガキといった９０Ｋ紙、坪量約１００ｇ／ｍ^２相当以上の厚紙や、封筒等の、用紙よりも熱容量が大きないわゆる特殊シート（以下単に特殊シートという）との何れをもシート状媒体として用いることが可能である。
各作像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１ＢＫは、それぞれシアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの各色の現像を行うものであり、用いるトナーの色が異なるが、その構成が同様であるから、作像装置２１Ｃの構成を各作像像装置２１Ｃ、２１Ｙ、２１Ｍ、２１ＢＫの代表として説明する。作像装置２１Ｃは、静電潜像担持体としての感光体ドラム２５Ｃ、感光体ドラム２５Ｃの回転方向である、図中、時計方向の回転に沿って順に配置されている帯電装置２７Ｃ、現像装置２６Ｃ、クリーニング装置２８Ｃを有し、帯電装置２７Ｃと現像装置２６Ｃとの間で書き込み装置２９からの露光光を受ける周知の構成が用いられる。静電潜像担持体としては、ドラム状の他に、ベルト状とする場合もある。

図２は、本発明に係る定着装置を示す図である。図２に示すように、定着装置１は、トナーを定着されるシート状媒体を搬送するための無端状の定着ベルト２と、定着ベルト２を張架される加熱ローラ３及び定着ローラ４と、定着ベルト２を介して定着ローラ４に対向して配置される加圧ローラ５と、加熱ローラ３及び加圧ローラ５の内部に備えられたヒータ６、７と定着ベルト２、加圧ローラ５に対向して配置されそれぞれの温度を検知する温度検知手段としてベルト側サーミスタ１３および加圧側サーミスタ１４とをそれぞれ備えている。定着ベルト２は、バネなどの図示しない弾性体により定着ベルト２内側からテンションローラ１２０を付勢されることにより、定着ベルト２に適当な所定の張力を与えるようになっている。
定着ローラ４は、芯金９と、この芯金９を被覆する耐熱多孔質層の弾性体層１０とを有する。定着ローラ４は、バネなどの図示しない弾性体により加圧ローラ５に圧接する向きに付勢されている。符号１２は定着されるシート状媒体Ｐを第１の定着部に向けて案内されるガイドを示している。
微量オイル塗布ローラ１２１は、バネなどの図示しない弾性体により加圧ローラ５に当接され、定着ベルト２とトナーとの離型性向上を目的として、微量のシリコンオイルを定着ベルト２及び加圧ローラ５表面に塗布している。また、微量オイル塗布ローラ１２１表面のトナー固着防止を目的として微量オイル塗布ローラ１２１表面にクリーニングローラ１２２が当接させている。

（実施形態１）
図３は、実施形態１における温度センサの位置を示す図である。図３に示すように、本実施形態１では、書込み装置２９のフレームに温度センサＳ１が設けられており、書込み装置のフレームの温度を検出している。この温度センサＳ１により検出された温度によって定着温度の補正を行う。温度検出は物体の温度でも、雰囲気でも良い。
図４は、温度センサの検出温度と補正温度との関係を示す図である。図４に示すように、検出温度によって補正値が異なり、ここで選択された温度を定着温度に加減する。本実施形態の温度センサＳ１の位置は、定着装置１の主加熱源（本実施形態１では図２に示す加熱ローラ３に相当）から概ね１５０ｍｍであるが、定着装置から概ね２００ｍｍ以内であればよい。また、温度検出センサＳ１は、定着装置１の発する熱によって温められた装置の温度を検出するためのものであるが、その目的は定着装置１に進入する転写紙の温度を間接的に検出（予測）するものであるから、転写装置２２と定着装置１との間、もしくは近傍に配置することが好ましく、また装置内の気流、熱伝導等の影響も考慮し、本実施形態では図３に示す位置となる。

（実施形態２）
図５は、実施形態２における温度センサの位置を示す図である。転写紙Ｐの搬送経路が実施形態１とは異なる画像形成装置の温度センサＳ１の位置を示している。実施形態２では、温度センサ１は図示しない装置本体（筐体）に配置されている。実施形態２においても実施形態１と同様に、転写装置２２と定着装置１との間に温度センサＳ１を配置している。
（実施形態３）
図６は、実施形態３、４、５における温度センサの配置を示す図である。図７は、実施形態３における温度カーブを示す図である。本実施形態３では、温度検出手段としての温度センサＳ２が定着カバーの上部に配置されている。定着カバーは定着装置内の温度の影響を受けやすいため、装置が稼動を開始して比較的早い時期（図７に示すｔ１まで）に定着温度を補正する場合に適している。温度に敏感な薄紙などに適している。

（実施形態４）
図６に示すように、本実施形態４では、温度検出手段としての温度センサＳ３が定着入口ガイド板に配置されている。定着入口ガイド板は定着カバーに比べ緩やかに昇温するため、装置が稼動を開始して比較的長い時間（図７に示すｔ２まで）温度補正をする場合に適している。転写紙全般に適用できる。
（実施形態５）
図６に示すように、本実施形態５では、温度検出手段としての温度センサＳ４が転写ベルト表面に配置されている。
転写ベルトは、転写紙と比較的長い時間密着しながら搬送するためガイド板に比べて高温にはならないが、転写紙へ及ぼす影響は大きい。長時間の連続印刷時などに補正をする場合に適している。
（実施形態６）
また、実施形態６として、実施形態１ないし５のいずれかに記載の実施形態のうち２つを組み合わせてもよい。これにより、初期から経時に渡って精度良く温度補正することができる。

さらに、無端ベルトを用いた定着装置１の特徴は、ウォームアップ時間の短縮、消費エネルギーの低減などに有効な手段であることは公知であるが、本発明は、カール等の熱量過多による問題を解消するための温度補正であり、同時に、図７に示すように、熱量が不足気味のときは補正によって温度を上げ（例えば、２５℃以下の場合）、熱量が過多気味のときは補正によって温度を下げる（例えば、３５℃以上の場合）という熱量の最適化を達成するものであり、ベルトのようにローラに比べて熱容量の小さい、即ち、温まりやすく、冷めやすい定着手段においてその効果を発揮するものである。

本発明に係る定着装置を備える画像形成装置を示す図である。 本発明に係る定着装置を示す図である。 実施形態１における温度センサの位置を示す図である。 温度センサの検出温度と補正温度との関係を示す図である。 実施形態２における温度センサの位置を示す図である。 実施形態３、４、５における温度センサの配置を示す図である。 実施形態３における温度カーブを示す図である。

符号の説明

１ 定着装置
２ 定着ベルト
３ 加熱ローラ
４ 定着ローラ
５ 加圧ローラ
６、７ ヒータ
９ 芯金
１０ 弾性体層
１２ ガイド
１３、１４ サーミスタ
２０ 画像形成装置
２１ 作像装置
２２ 転写装置
２３ 手差しトレイ
２４ 給紙カセット
２５ 感光体ドラム
２６ 現像装置
２７ 帯電装置
２８ クリーニング装置
２９ 書き込み装置
３０ レジストローラ
３１ 排紙トレー
１２０ テンションローラ
１２１ 微量塗布ローラ
１２２ クリーニングローラ
Ｓ１ 温度検知手段（温度センサ）
Ｓ２ 温度検知手段（温度センサ）
Ｓ３ 温度検知手段（温度センサ）
Ｓ４ 温度検知手段（温度センサ）
Ｐ 転写紙

Claims (6)

1. 未定着トナー像を担持した転写材を加熱することにより定着する定着装置と、
   定着装置を有する画像形成装置内の温度を検出する温度検出手段と、
   温度検出手段の検出結果に基づいて定着装置の制御温度を補正する制御手段と を有する画像形成装置において、
   前記温度検出手段は定着装置近傍に配置されている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 未定着トナー像を担持した転写材を加熱することにより定着する定着装置と、
   定着装置を有する画像形成装置内の温度を検出する温度検出手段と、
   温度検出手段の検出結果に基づいて定着装置の制御温度を補正する制御手段と を有する画像形成装置において、
   前記温度検出手段は定着装置のカバーの温度を検出する
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 未定着トナー像を担持した転写材を加熱することにより定着する定着装置と、
   定着装置を有する画像形成装置内の温度を検出する温度検出手段と、
   温度検出手段の検出結果に基づいて前記定着装置の制御温度を補正する制御手段とを有する画像形成装置において、
   前記温度検出手段は転写ニップと定着ニップとの間に配置された搬送ガイド板の温度を検出する
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 未定着トナー像を担持した転写材を加熱することにより定着する定着装置と、
   定着装置を有する画像形成装置内の温度を検出する温度検出手段と、
   温度検出手段の検出結果に基づいて前記定着装置の制御温度を補正する制御手段を有する画像形成装置において、
   前記温度検出手段は転写ベルトの温度を検出する
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の前記温度検出手段を少なくとも２つ以上を有する
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記定着装置は少なくとも１つの無端ベルトを用いた定着装置である
   ことを特徴とする画像形成装置。

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