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

画像形成装置、定着装置及び定着装置制御方法 Download PDF

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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。
Figure 2008026670
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。
Figure 2008026670
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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