JP2009199032A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、定着ローラに接触するプレスローラの温度ムラによる影響を抑えて良好な定着処理を確実に行うことができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】定着ローラ２８に接触するプレスローラ３３の表面温度を検知するサーミスタ３８を設け、プレスローラ３３を回転させながらサーミスタ３８からの検知信号に基づいて１回転毎の表面温度データを取得し、その期間内での最高温度及び最低温度を決定する。最高温度及び最低温度の温度差が基準値以下であるか判定し、基準値以下と判定された場合に給紙を開始するように制御する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等の画像形成装置に関する。

上述の画像形成装置では、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成してトナーにより可視像化し、形成されたトナー像を用紙に転写して画像形成を行い、用紙に転写されたトナー像を定着装置においてトナー像を用紙に定着させるようにしている。定着装置では、加熱された定着ローラを回転させながらプレスローラとの間のニップ部に用紙を搬入し、トナーを熱融着させて定着動作を行う。

こうした定着装置では、定着ローラの表面温度を常時検知し、表面温度が所定温度より低下すると定着ローラの加熱を開始して表面温度が所定温度に達すると加熱を停止するように加熱制御を行い、定着ローラの表面温度が所定温度に保たれるようにしている。こうした加熱制御を行う場合、定着ローラに圧接するプレスローラが定着ローラから熱を奪うため、プレスローラの表面温度についても考慮する必要がある。

特許文献１には、無端状ベルトを使用した定着装置の技術が開示されている。この定着装置の技術では、定着ローラ方式の場合と異なりベルトの一部分を加熱してベルトの回転移動にともないベルト全体が昇温するようになっている。ベルト式定着装置では、加熱初期段階でのベルトの温度不均一による画像品質低下することから、無端ベルトの温度の最低温度が定着許可温度となるまで、ニップ部への用紙の搬送を禁止している。

特許文献２には、待機状態における消費電力を抑制するとともに、待機状態から復帰する際の復帰時間を短縮し、かつ、良好な画質で定着処理を行いうる画像記録装置の技術が開示されている。この画像記録装置の技術では、待機状態にて、加熱ローラ表面の最高温度と最低温度との温度差を１２０℃以下になるように加熱部材の加熱を抑制している。

特許文献３には、ヒートローラ周辺において、ＩＨコイルによる発熱極大部及び発熱極小部にそれぞれサーミスタを設け、２つのサーミスタからの検知温度により定着制御を行う点が開示されている。
特開平１１−２７２１００号公報 特開２００５−１４０９７３号公報 特開２００２−１７４９８１号公報

従来の定着ローラの加熱制御では、定着ローラ内のヒータに通電して加熱することで表面温度を上昇させて所定温度に到達すると定着ローラを回転させるようにしている。この場合、定着ローラに接触しているプレスローラは、定着ローラが回転しない状態では定着ローラに接触する部分のみ温められるため表面温度にムラが生じる。そして、温度ムラが生じた状態で定着ローラの回転に伴い従動して回転すると、プレスローラの温度の低い部分が定着ローラに接触して熱が奪われ、不完全な定着処理が行われるようになる。

特に、室温が低下した環境においてプレスローラ全体が冷えた状態では、プレスローラ表面の温度ムラが大きくなり、定着性が悪化するのは避けられない。

そこで、本発明は、プレスローラの温度ムラによる影響を抑えて良好な定着処理を確実に行うことができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラム表面に静電潜像を形成し当該静電潜像を現像して用紙にトナー像を転写する像形成部と、トナー像が転写された用紙を定着ローラ及びプレスローラにより挟持して加熱及び加圧することでトナー像を定着させる定着部と、前記プレスローラの表面温度を検知する温度検知部と、前記温度検知部からの検知信号に基づいて前記プレスローラ表面の最高温度及び最低温度の温度差を算出する算出部と、算出された温度差が所定値以下であるか否か判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づいて給紙動作を制御する搬送制御部とを備えていることを特徴とする。さらに、前記算出部は、前記プレスローラが１回転する間の表面温度の検知信号に基づいて温度差を算出することを特徴とする。

上記のような構成を有することで、プレスローラ表面の最高温度及び最低温度の温度差を算出し、算出された温度差が所定値以下であるか判定して給紙制御を行うようにしているので、プレスローラの温度ムラを抑えた状態で給紙が行われて良好な定着処理を確実に行うことができる。

すなわち、プレスローラが冷えた状態では、定着ローラとの接触部分のみ表面温度が上昇して温度ムラが生じているが、定着ローラの回転によりプレスローラの表面全体が温められて温度ムラが小さくなってくる。こうした温度ムラは、表面温度の最高温度及び最低温度の温度差に正確に反映されるため、温度差が所定値以下であるか否か判定することで、プレスローラが温まった状態であるか判定できる。そして、プレスローラが温まった状態になるまで給紙動作を行なわず、プレスローラが温まった状態で給紙するように制御すれば、記録開始直後から良好な定着処理を確実に行うことができる。

また、プレスローラが１回転する間の表面温度の検知信号に基づいて温度差を算出すれば、プレスローラの全周にわたる表面温度に対して最高温度及び最低温度の温度差を算出することができる。そのため、プレスローラ表面の温度ムラを正確に反映した温度差に基づいて判定することが可能となる。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る実施形態である定着装置を備えた画像形成装置全体の概略図を示している。画像形成装置の上部には原稿を搬送して原稿を読み取る原稿読取部１が配置され、その下部に画像を記録する記録部２、画像を記録する用紙を搬送する用紙搬送部３及び給紙部４が配されている。

原稿読取部１は、原稿搬送装置（ＡＤＦ）を内部に備えたカバー部１０と、スキャナ１１を備えた読取本体部１２からなる。読取本体部１２の上面には、搬送される原稿を読み取る部分にプラテンガラス１３が配置され、原稿や本等を載置して読み取る部分に透明なガラス材からなる載置ベッド１４が配置されている。搬送原稿を読み取る場合にはスキャナ１１をプラテンガラス１３に対向する位置に静止させて読取動作を行い、載置ベッド１４に載置された原稿等を読み取る場合にはスキャナ１１で原稿等の読取面に対して走査して読取動作を行うようにする。

カバー部１０の載置ベッド１４に対向する面には原稿押え１５が取り付けられており、また、その上部には複数枚の原稿を載置しておく原稿トレイ１６が設けられている。原稿トレイ１６に載置された原稿は、ピックアップローラ１７及びセパレートローラ１８によりＡＤＦ内に搬入されてフィードローラ１９によりプラテンガラス１３に対向する読取位置に搬送されてスキャン１１により読み取られ排出ローラ２０により原稿排出トレイ２１に排出される。

記録部２では、用紙搬送部３により搬送された用紙に記録するために、像形成部として、現像器２２、帯電ブラシ２３、感光体ドラム２４、転写ローラ２５、露光ヘッド２６及びメモリ除去ブラシ２７を備え、定着部として、定着ローラ２８及びプレスローラ３３を備えている。まず、感光体ドラム２４の表面を帯電ブラシ２３により一様に帯電させ、帯電された感光体ドラム２４の表面に露光ヘッド２６で画像記録信号に応じて露光することで静電潜像を形成する。次に、現像器２２内のトナーを供給ローラ及び現像ローラによって感光体ドラム２４に形成された静電潜像に転移させて可視像化し、転写ローラ２５により感光体ドラム２４表面に形成されたトナー像を用紙に転写する。そして、転写されたトナー像は、定着ローラ２８によって加熱及び加圧して用紙に定着される。

こうして、感光体への帯電、露光、現像、用紙への転写及び定着といった一連のプロセスが行われて、用紙に画像形成がなされる。転写後に感光体ドラム２４の表面に残留したトナーは、メモリ除去ブラシ（ＥＲＳブラシ）２７により付着力が弱められ、感光体ドラム１０の表面上に分散させられる。そして、残留トナーは、現像器２２の現像ローラに回収される。

給紙部４には、給紙カセット５に複数枚の用紙が積載してセットされており、給紙ローラ２９により一枚ずつ用紙搬送部３に給紙される。給紙された用紙は、フィードローラ３０により搬送されてフィードローラ３１及び３２に挟持される。そして、フィードローラ３１により記録部２に用紙が搬送されて画像形成され、画像形成処理された用紙は定着ローラ２８及びプレスローラ３３の間に挟持されて定着処理を行った後排紙ローラ３４及びプレスローラ３５により排紙トレイ３６に搬出される。

図２は、定着ローラ２８を含む定着機構及び排紙ローラ３４を含む排紙機構をユニット化した定着ユニットに関する概略断面図である。定着ユニットは、ユニットフレームＵ１に定着ローラ２８及び排紙ローラ３４が取り付けられている。下部フレームＵ２には、定着ローラ２８に対向してプレスローラ３３が設けられており、排紙ローラ３４に対向してプレスローラ３５が取り付けられている。下部フレームＵ２をユニットフレームＵ１の下部に固定することで組み立てられている。

定着ローラ２８の表面には、表面温度を検知するサーミスタ３７が接触しており、サーミスタ３７はユニットフレームＵ１に取り付けられて定着ローラ２８に向かって付勢されている。サーミスタ３７は、定着ローラ２８の表面に搬送される用紙が接触する範囲内であればどの位置に設定されてもよい。プレスローラ３３の表面には、表面温度を検知するサーミスタ３８が接触しており、サーミスタ３８はユニットフレームＵ２に取り付けられてプレスローラ３３に向かって付勢されている。サーミスタ３８のプレスローラ３３に対する接触位置は、定着ローラ２８とのニップ位置近傍でプレスローラ３３の回転方向の上流側に設定する。

図３は、記録部２における回路構成を示す概略図である。記録動作全体の制御を行う記録制御部４０は、像形成制御部４０ａ、定着制御部４０ｂ、算出部４０ｃ、判定部４０ｄ及び搬送制御部４０ｅを備えている。

像形成制御部４０ａは、帯電ブラシ２３に帯電電圧を印加する帯電電圧印加回路４１、現像器２２の現像ローラ及び供給ローラに現像電圧及び供給電圧を印加する現像電圧印加回路４２、メモリ除去ブラシ２７に分散電圧を印加する分散電圧印加回路４３、転写ローラ２５に転写電圧を印加する転写電圧印加回路４４に制御信号を送信してそれぞれの部材の電圧制御を行う。また、記録制御部４０は、画像信号に基づいてＬＥＤヘッド２６の露光制御を行い、帯電ブラシ２３により一様に帯電された感光体ドラム２４の表面に静電潜像を形成する。

定着制御部４０ｂは、定着ローラ２８に内蔵されたヒータを通電して駆動するヒータ駆動回路４６に対してオン・オフ制御信号を送信して定着制御を行う。その際に、サーミスタ３７を備えた温度検知回路４７からの定着ローラ２８の表面温度に関する検知信号を受信して定着制御が行われる。

図４は、ヒータの通電による定着ローラの加熱制御に関する定着ローラの表面温度の推移を示すグラフである。縦軸に表面温度（Ｔ）をとり、横軸に時間（ｔ）をとっている。ヒータの通電が行われていない装置の電源オフの状態では定着ローラの表面温度はＴ₀である。そして、時刻ｔ₀で電源がオンされるとヒータに通電されて加熱制御が開始される。

加熱制御が開始されると定着ローラが加熱されて表面温度が上昇していく。時刻ｔ₁に装置の待機状態における設定温度（待機温度）Ｔ₁に到達すると、待機温度Ｔ₁に保つようにヒータの通電をオン・オフ制御する。そのため、定着ローラの表面温度は、待機温度Ｔ₁を中心に所定の振幅で温度変化するようになる。

装置の待機状態で時刻ｔ₂に記録開始信号が入力されると、ヒータの連続通電による加熱制御が開始され、定着ローラの表面温度が再び上昇していく。そして、時刻ｔ₃に駆動開始温度Ｔ₂に到達すると、主モータの駆動を開始し定着ローラの回転駆動を開始する。さらに、表面温度が上昇して時刻ｔ₄にピックアップ温度Ｔ₃に到達すると、ピックアップローラを回転駆動して給紙動作を開始する。

ピックアップ温度Ｔ₃からさらに表面温度が上昇して、時刻ｔ₅に定着温度Ｔ₄に到達すると、定着温度Ｔ₄に保つようにヒータの通電をオン・オフ制御する。そのため、定着ローラの表面温度は、定着温度Ｔ₄を中心に所定の振幅で温度変化するようになる。

温度検知部であるサーミスタ３８を備えた温度検知回路４８は、プレスローラ３３の表面温度を検知する。表面温度の検知開始タイミングは、定着ローラ２８が回転駆動されてプレスローラ３３が回転を開始した時点から行うとよい。そして、所定の間隔で検知信号をサンプリングし、プレスローラの１回転毎にサンプリングした個々の表面温度データを比較して最高温度及び最低温度を決定する。決定された最高温度及び最低温度から両者の温度差を算出する。

算出部４０ｃは、温度検知回路４８からの検知信号に基づいてプレスローラ表面の最高温度及び最低温度の温度差を算出する。図５は、プレスローラを回転させながらサーミスタ３８により表面温度の検知を行なった場合の表面温度の推移を示すグラフである。縦軸に検知された表面温度（Ｔ）をとり、横軸に時間（ｔ）をとっている。プレスローラの表面温度は、回転開始直後は温度ムラがあるため大きく変化するが、回転するに従い温められてくるため、変化が小さくなってくる。そこで、プレスローラ１回転毎の期間Ｒ１、Ｒ２、・・・を設定し、各期間内での最高温度及び最低温度を決定する。例えば、最初の期間Ｒ１では最低温度がＴ₁₀で最高温度がＴ₁₁となる。次の期間Ｒ２では最低温度がＴ₂₀で最高温度がＴ₂₁となる。そして、各期間の最高温度及び最低温度の温度差を算出して温度ムラの指標とする。

この場合、最高温度及び最低温度は、プレスローラの周方向の全周にわたる表面温度分布における最高値及び最低値に相当し、プレスローラ表面の温度ムラが大きいほどその差が大きくなる。したがって、算出された温度差はプレスローラ表面の温度ムラを正確に反映するデータといえる。

そこで、判定部４０ｄでは、算出された温度差が所定値以下であるか否か判定し、所定値以下であれば温度ムラの定着処理に対する影響が小さいものとする。例えば、温度差が１０℃以内であればプレスローラの温度ムラの定着処理に与える影響がほとんどなくなる。より好ましくは温度差が５℃以内とするとよい。

搬送制御部４０ｅは、主モータ（ＲＸ）４５に対して制御信号を送信して回転駆動制御を行う。主モータ４５は、記録制御部４０からの制御信号に基づいて、ピックアップローラ２９、フィードローラ３１、感光体ドラム２４、現像器２２の供給ローラ及び現像ローラ、転写ローラ２５、定着ローラ２８を回転駆動させる。

そして、搬送制御部４０ｅは、温度検知回路４８からの検知信号により算出された温度差に基づいてピックアップローラ２９の回転制御により給紙制御を行う。ピックアップローラの回転制御は、主モータ４５の駆動を接離するクラッチ５０をオン・オフ制御して行われる。

図６は、記録処理を行う際の定着処理に関するフローである。まず、記録信号が入力されたかチェックし（Ｓ１００）、記録信号が入力されると、定着ローラのヒータに通電して加熱される（Ｓ１０１）。そして、定着ローラの表面温度が駆動開始温度以上であるかチェックし（Ｓ１０２）、駆動開始温度以上になると定着ローラの回転駆動が行われる（Ｓ１０３）。定着ローラの回転に伴いプレスローラも回転するようになる。

定着ローラの回転駆動後プレスローラを回転しながらその表面温度が検知されて（Ｓ１０４）、上述したように１回転に相当する所定期間毎に検知された温度データの最大値及び最小値が決定され両者の温度差が算出される（Ｓ１０５）。

そして、算出された温度差が基準値以下であるか否か判定され（Ｓ１０６）、基準値以下でないと判定された場合にはステップＳ１０４に戻り、次の回転における期間内の温度差について同様の判定を行う。

算出された温度差が基準値以下であると判定された場合には、ピックアップローラを回転させて給紙を開始する（Ｓ１０７）。そして、給紙された用紙に画像形成処理を行う（Ｓ１０８）。

以上のようにプレスローラの表面温度の温度ムラが定着処理に影響を与えない程度に小さくなった時に給紙を開始するようにしているので、記録開始当初から良好な定着処理を行うことが可能となる。

本発明に係る実施形態を備えた画像形成装置全体の概略図である。 定着ユニットに関する概略断面図である。 本発明に係る実施形態に関する全体ブロック図である。 定着ローラの加熱制御に関する定着ローラの表面温度の推移を示すグラフである。 プレスローラを回転させながらその表面温度の検知を行なった場合の表面温度の推移を示すグラフである。 記録処理を行う際の定着処理に関するフローである。

符号の説明

１ 原稿読取部
２ 記録部
３ 用紙搬送部
４ 給紙部
28 定着ローラ
33 プレスローラ
34 排紙ローラ
35 プレスローラ
37 サーミスタ
38 サーミスタ

Claims (2)

1. 感光体ドラム表面に静電潜像を形成し当該静電潜像を現像して用紙にトナー像を転写する像形成部と、トナー像が転写された用紙を定着ローラ及びプレスローラにより挟持して加熱及び加圧することでトナー像を定着させる定着部と、前記プレスローラの表面温度を検知する温度検知部と、前記温度検知部からの検知信号に基づいて前記プレスローラ表面の最高温度及び最低温度の温度差を算出する算出部と、算出された温度差が所定値以下であるか否か判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づいて給紙動作を制御する搬送制御部とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記算出部は、前記プレスローラが１回転する間の表面温度の検知信号に基づいて温度差を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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