JP2008026670A - 画像形成装置、定着装置及び定着装置制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 加熱ローラが室温状態から加熱され定着温度を超えてオーバーシュートを起こした後温度が下がってくる時に、加熱ローラ内部のヒータランプを強制的に点灯させることで、加熱ローラのプリント要求時の急激な温度低下を防止し定着不良を防止することができる画像形成装置、定着装置及び定着装置制御方法を提案する。
【解決手段】 加熱ローラを室温状態から加熱していき、加熱ローラ２６の表面温度が定着温度に達した後オーバーシュートを起こし定着温度以上に温度が上昇するが、ヒータランプ２８を強制的にＯＮ／ＯＦＦさせる。強制的にＯＮ／ＯＦＦすることで、定着温度以上に上昇した温度を段階的に下げる。
【選択図】 図５

Description

本発明は画像形成装置及び定着装置に係り、特に定着装置の温度制御を改良した画像形成装置、定着装置及び定着装置制御方法に関する。

従来、画像形成装置のスイッチをＯＮした時に、加熱ローラが定着温度に達するまでの時間を短くすることを考慮した画像形成装置があった。（特許文献１）

このような定着装置のヒータランプは、加熱ローラが定着温度に達した後オーバーシュートした加熱ローラが設定温度に戻るまで、ヒータランプが消えた状態がある程度の時間続くことがあった。ウォームアップ後ヒータランプが暫くの間消えた状態でコピーを取ると、定着装置の回転と同時に加圧ローラや記録紙に熱を奪われ温度が急激に低下し定着不良を起こす場合があった。
特開２００３−３３０３１２号公報

本発明は上記の問題を解決するためになされたもので、加熱ローラが室温状態から加熱され定着温度を超えてオーバーシュートを起こした後温度が下がってくる時に、加熱ローラ内部のヒータランプを強制的に点灯させることで、加熱ローラのプリント要求時の急激な温度低下を防止し定着不良を防止することができる画像形成装置、定着装置及び定着装置制御方法を提案する。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、媒体上に現像剤像を形成する画像形成部と、前記媒体上に形成された現像剤像を加熱する加熱体と、前記加熱体に設けられ前記加熱体を加熱する熱源と、前記加熱体に対向配置され、前記媒体を前記加熱体との間を通過させることにより前記現像剤像を加圧する加圧体と、前記加熱体を室温状態から加熱し前記加熱体の温度が定着温度より上昇した後、前記加熱体の温度が定着温度より高い温度にあっても前記熱源を駆動する制御部と、を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明の定着装置は、媒体上に形成された現像剤像を加熱する加熱体と、前記加熱体に設けられ前記加熱体を加熱する熱源と、前記加熱体に対向配置され、前記媒体を前記加熱体との間を通過させることにより前記現像剤像を加圧する加圧体と、前記加熱体を室温状態から加熱し前記加熱体の温度が定着温度より上昇した後、前記加熱体の温度が定着温度より高い温度にあっても前記熱源を駆動する制御部と、を有することを特徴とする。

さらに、上記目的を達成するために、本発明の定着装置制御方法は、媒体上に現像剤像を形成する画像形成部を有する画像形成装置の定着温度制御方法において、前記加熱体が室温状態から加熱し前記加熱体の温度が定着温度より上昇した後、温度が下がってくる時に、前記加熱体の温度が定着温度より高い温度にあっても前記熱源をＯＮ／ＯＦＦさせる、ことを特徴とする。

本発明によれば加熱ローラが室温状態から加熱され定着温度を超えてオーバーシュートを起こした後温度が下がってくる時に、加熱ローラ内部のヒータランプを強制的に点灯させることで、加熱ローラのプリント要求時の急激な温度低下を防止し定着不良を防止することができる画像形成装置、定着装置及び定着装置制御方法を提案することができる。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲を限定するものではない。

図１は本発明の一実施の形態である画像形成装置本体を示す内部構成図である。図中１は画像形成装置本体で、画像形成装置本体１の下方には媒体として例えば記録紙等の記録媒体２を格納した複数段の給紙カセット３、４が設けられている。記録媒体２は搬送系５を介して上方へ搬送される。搬送系５には記録媒体２をプロセスカートリッジ１Ａまで搬送する搬送ローラ６、レジストローラ７、定着装置８、画像記録を終えた記録媒体２を排紙トレイ９に排出する排紙ローラ１０が配設されている。

画像形成装置本体１内の中央部には画像形成部であるプロセスカートリッジ１Ａが画像形成装置本体１に対し着脱自在に設けられている。プロセスカートリッジ１Ａは回転自在に取り付けられた感光体ドラム１１を備えており、この感光体ドラム１１の周囲部には矢印方向（反時計回り）に沿って、コロナ放電式の帯電装置１２、露光装置１３、現像装置１４、転写装置１５及びクリーニング装置１６が配設されている。現像装置１４の上方にはトナー供給装置１７が設けられている。

画像形成装置本体１の上域には原稿載置台１８が設けられており、原稿載置台１８の下方部には原稿載置台１８上の原稿を読取るスキャナ１９が設けられている。このスキャナ１９は原稿に光を照射する光源２０と、原稿から反射される光を所定方向に反射させる第１の反射ミラー２１と、第１の反射ミラー２１から反射される光を順次反射させる第２及び第３の反射ミラー２２、２３と、第３の反射ミラー２３からの反射光を受光素子２５の結像面に結像するための集光レンズ２４と、集光レンズ２４により結像された光を受光する受光素子２５とを備える。

画像形成時の各装置の作用を説明する。まず、原稿載置台１８に置かれた原稿を読取る場合、原稿に光源２０から光が照射される。この光は原稿から反射され、第１の反射ミラー２１、第２の反射ミラー２２、第３の反射ミラー２３を介して受光素子２５に受光されて原稿像が読み取られる。ここで第１の反射ミラー２１は図示しない駆動手段により図１の光源２０の下から原稿長手方向に移動し原稿を読取る。その際、原稿と受光素子２５の結像面の距離である光路長を変化させないために第２の反射ミラー２２、第３の反射ミラー２３も移動する。

この読み取り情報に基づき、露光装置１３よりレーザー光が感光体ドラム１１に照射される。感光体ドラム１１の表面は帯電装置１２により一様に帯電され、露光装置１３から画像情報により強度変調されたレーザービームが照射されることにより、感光体ドラム１１に複写すべき画像に対応する静電潜像が形成される。感光体ドラム１１上に形成された静電潜像は現像装置１４で静電潜像と逆極性に帯電したトナーが付着され可視像となる。

そして静電潜像に付着されたトナーをプロセスカートリッジ１Ａの下方から搬送され、レジストローラ７で整位された記録媒体２に重ね、記録媒体２の裏側から転写装置１５によりトナーの帯電極性とは逆極性の電荷を記録媒体２に与え、トナーを静電力により記録媒体２に転写させる。トナーが転写された記録媒体２は定着装置８に搬送され、定着装置８により熱もしくは圧力を加えられ、トナーが定着される。画像形成を終えた記録媒体２は排紙ローラ１０を介し、排紙トレイ９に排出される。一方転写されずに感光体ドラム１１上に残った残留トナーはクリーニング装置１６で除去される。

次にプロセスカートリッジ１Ａ中の帯電装置１２について説明する。図２はプロセスカートリッジ１Ａの断面図である。プロセスカートリッジ１Ａは感光体ドラム１１と、帯電装置１２、現像装置１４、クリーニング装置１６で構成される。また、プロセスカートリッジは画像形成装置本体１より取り外しが可能となっている。

次に本実施例の定着装置８について図３を用いて説明する。図３は本実施例の定着装置８の構成を示す概略図である。定着装置８は、加熱体である加熱ローラ２６が設けられている。加熱ローラ２６の内部には熱源であるヒータランプ２８（例えば９００Ｗ）が設けられている。また、加熱ローラ２６と対向し加熱ローラ２６の下方から押圧する加圧体である加圧ローラ２７が設けられている。

本実施例の加熱ローラ２６は中空のアルミまたは鉄の芯金を用い、磨耗防止のためにＰＴＦＥの皮膜層がコーティングされている。また、本装置の立ち上がりをよくするために、薄肉のものを使用し低熱容量化したものが望ましい。本実施例では過熱ローラの直径を例えば３０ｍｍ、芯金肉厚を１ｍｍのものを用いた。

また、加圧ローラ１９は例えば直径３０ｍｍで厚さ５ｍｍのアルミの芯金上にゴムを１ｍｍ被覆し、さらにその上に５０μｍのＰＦＡチューブを被覆したものを用いた。

さらに、本実施例では加圧ローラ２７は加熱ローラ２６に１７０Ｎで押圧するように設定した。

加熱ローラ２６の表面には加熱ローラ２６表面の温度を検出する温度センサ２９が設けられている。なお、ヒータランプ２８が暴走したときのために加熱ローラ２６にサーモスタット３０を配置し、加熱ローラ２６が異常に高温になったときにヒータランプ２８に電力を供給しないようにしている。

また、ヒータランプ２８は電源３１に接続されている。ヒータランプ２８は、電源３１により電圧を印加されることで昇温する。電源３１と温度センサ２９は制御部であるヒータランプ制御部３２を介して接続されている。

図８は画像形成装置本体１の制御系の概略構成を示すものである。すなわち、画像形成装置本体１は、該装置全体の制御を司るＣＰＵ３３、制御プログラムなどが記憶されているＲＯＭ３４、データ記憶用のＲＡＭ３５、スキャナ２を制御するスキャナ制御部３６、プロセスカートリッジ１Ａを構成する各装置を制御するプロセス制御部３７、および定着装置８のヒータランプ２８のＯＮ／ＯＦＦを制御する加熱ローラ制御部３２から構成されている。

次に本実施例の温度制御について図４を用いて説明する。画像形成装置がＯＦＦ状態からプリントする制御について説明する。

画像形成装置の電源がＯＮ（ＳＴ１）されると、ヒータランプ制御部３２によりヒータランプ２８はＯＮされ（ＳＴ２）、加熱ローラ２６が昇温される。その後温度センサ２９により加熱ローラ２６の表面温度が検知され（ＳＴ３）、加熱ローラ２６の表面温度が定着温度（例えば本実施例では１８０℃）に達すると（ＳＴ４でＹｅｓ）、ヒータランプ２８がＯＦＦされる（ＳＴ５）。

その後ヒータランプ２９の表面温度はオーバーシュートによって定着温度より上昇するが、温度が下降し始めた時に段階的にヒータランプ２９の表面温度を下降させるために、加熱ローラ２６の表面温度が定着温度以上であってもヒータランプ２８を強制的に所定の時間ＯＮ／ＯＦＦさせる（ＳＴ６）。

次にプリント要求がある場合、図示しない画像形成装置のメインモータが駆動しプリントを開始する（ＳＴ７）。プリント終了後（ＳＴ８）、更にプリント要求があるか判断し（ＳＴ９）、プリント要求がある場合は（ＳＴ９でＹｅｓ）プリントをし、プリント要求がない場合（ＳＴ９でＮｏ）終了する。

ここで、この定着温度以上でのヒータランプ２８の強制的ＯＮ／ＯＦＦ動作について図５乃至図７を用いて説明する。図５は本実施例の定着装置においてオーバーシュートを起こし加熱ローラ２６が最高温度になってからの温度変動、図６は従来の定着装置においてオーバーシュートを起こし加熱ローラ２６が最高温度になってからの温度変動を示す図である。図７は加熱ローラ２６が室温状態から定着温度になるまでの温度変動を示す図である。

図７に示すように加熱ローラ２６が室温状態から昇温され定着温度に達すると、オーバーシュートを起こし加熱ローラ２６は２２０℃まで上昇する。この後温度を段階的に下降させるために所定の時間でヒータランプ２８のＯＮ／ＯＦＦを繰り返す。この動作により図５および表１に示すように加熱ローラ２６の温度は段階的に下降する。

ここで、本実施例ではオーバーシュートを起こしてから温度が下降する時から強制的に所定の時間ヒータランプをＯＮ／ＯＦＦさせるが、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返しても、温度は下降していくようにヒータランプをＯＮ／ＯＦＦしていく。

本実施例との比較のため、加熱ローラ２６が定着温度に到達後、強制点灯させない場合の温度変化を、図６および表２に示す。

図６と表２に示すように、加熱ローラ２６を加熱すると加熱ローラ２６の温度はオーバーシュートのため、定着温度（１８０℃）を大きく越えて２２０℃まで上昇する。その後設定温度を下回るのは３０秒後となる。ヒータランプ２８を強制点灯しない場合はこの３０秒間ヒートランプ２８はＯＦＦ状態となる。

一方ヒータランプ２８を強制点灯させる場合は、オーバーシュート後加熱ローラ２６の温度が定着温度を下回るまで、ヒータランプ２８を強制的に所定の時間ＯＮ／ＯＦＦさせる。この場合表１に示すように、加熱ローラ２６の温度は段階的に下降していく。

このように強制的にＯＮ／ＯＦＦさせることで、プリント要求があり加圧ローラ２７が回転し加熱ローラ２６の熱が加圧ローラ２７に奪われても、加熱ローラ２６の温度が急激に温度低下することが防止される。よって、加熱ローラ２６の温度がオーバーシュート後定着温度に下降する間にプリント要求があった場合においても、加熱ローラ２６、加圧ローラ２７に十分な熱エネルギーが蓄えられており良好に定着できる。

本実施例の定着装置は図３に示すようにローラ式の定着装置であるが、他にもベルト方式の定着装置があり、本発明はどちらでも適用できる。

本発明の一実施の形態である画像形成装置本体を示す内部構成図。 プロセスカートリッジの断面図。 本発明の一実施の形態である定着装置を示す概略断面図。 本実施例の温度制御を表すフローチャート。 ウォームアップ直後にヒータランプを強制的に点灯させた場合の温度推移を示す図。 ウォームアップ直後にヒータランプを強制的に点灯させない場合の温度推移を示す図。 加熱ローラが室温状態から定着温度になるまでの温度変化を示す図。 画像形成装置本体の制御系の概略構成を示すブロック図。

符号の説明

１ 画像形成装置本体
１−Ａ プロセスカートリッジ
２ 記録媒体
３ カセット
４ カセット
５ 搬送系
６ 搬送ローラ
７ レジストローラ
８ 定着装置
９ 排紙トレイ
１０ 排紙ローラ
１１ 感光体ドラム
１２ 帯電装置
１３ 露光装置
１４ 現像装置
１５ 転写装置
１６ クリーニング装置
１７ トナー供給装置
１８ 原稿載置台
１９ スキャナ
２０ 光源
２１ 第１の反射ミラー
２２ 第２の反射ミラー
２３ 第３の反射ミラー
２４ 集光レンズ
２５ 受光素子
２６ 加熱ローラ
２７ 加圧ローラ
２８ ヒータランプ
２９ 温度検知手段
３０ サーモスタット
３１ 電源
３２ ヒータランプ制御部
３３ ＣＰＵ
３４ ＲＯＭ
３５ ＲＡＭ
３６ スキャナ制御部
３７ プロセス制御部

Claims (5)

1. 媒体上に現像剤像を形成する画像形成部と、
   前記媒体上に形成された現像剤像を加熱する加熱体と、
   前記加熱体に設けられ前記加熱体を加熱する熱源と、
   前記加熱体に対向配置され、前記媒体を前記加熱体との間を通過させることにより前記現像剤像を加圧する加圧体と、
   前記加熱体を室温状態から加熱し前記加熱体の温度が定着温度より上昇した後、前記加熱体の温度が定着温度より高い温度にあっても前記熱源を駆動する制御部と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は前記加熱体の温度が定着温度より上昇した後、前記熱源をＯＮ／ＯＦＦさせることにより前記加熱体の温度を段階的に下降させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 媒体上に形成された現像剤像を加熱する加熱体と、
   前記加熱体に設けられ前記加熱体を加熱する熱源と、
   前記加熱体に対向配置され、前記媒体を前記加熱体との間を通過させることにより前記現像剤像を加圧する加圧体と、
   前記加熱体を室温状態から加熱し前記加熱体の温度が定着温度より上昇した後、前記加熱体の温度が定着温度より高い温度にあっても前記熱源を駆動する制御部と、
   を有することを特徴とする定着装置。
4. 前記制御部は前記加熱体の温度が定着温度より上昇した後、前記熱源をＯＮ／ＯＦＦさせることにより前記加熱体の温度を段階的に下降させることを特徴とする請求項３記載の定着装置。
5. 媒体上に現像剤像を形成する画像形成部を有する画像形成装置の定着温度制御方法において、
   前記加熱体が室温状態から加熱し前記加熱体の温度が定着温度より上昇した後、温度が下がってくる時に、前記加熱体の温度が定着温度より高い温度にあっても前記熱源をＯＮ／ＯＦＦさせる、ことを特徴とする定着装置制御方法。

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